[发明专利]C波段复合电磁吸波材料的制备方法

说明书

本发明目的在于提供一种新型C波段复合电磁吸波材料的合成方法，属于纳米材料技术领域，具体涉及一种具有超高吸波性能的低频吸波材料(Cu@Sn/rGO)的制备，包括如下步骤：采用溶胶‑凝胶和硬模板法结合的方式制备多孔二氧化锡材料,然后采用化学镀工艺成功沉积铜层,最终经过水热过程合成新型C波段复合电磁吸波材料。本发明利用Cu@Sn微球成功的调节了复合材料的阻抗匹配,并且引入了丰富界面使得其极化损耗有较大的提高。最终,Cu@Sn/rGO复合材料在C波段拥有较好的微波吸收性能,当吸收剂的填充量为5 wt%时,最小的反射损耗值为‑49.19 dB(6.08 GHz),并且有效吸波带宽(RL‑10 dB)为13.94 GHz。本发明的合成工艺重复性好,成本低,环境友好,清洁无毒,易于大规模生产。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及到一种铜包覆锡与还原氧化石墨烯(Cu@Sn/rGO)结合的低频吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着微波通信技术的飞速发展，环境中存在的电磁辐射污染已经成为一个不可忽视的问题，它不仅干扰电子设备的操作,还会对人类健康造成伤害。因此，电磁波吸收材料引起了科学家的重视。与此同时，现代电子对抗技术的迅速发展也使得在未来战争中的各种武器，如导弹、飞机、坦克、舰艇等面临着巨大的威胁。所以要不断地提高武器的战场生存、突防和纵深打击的能力,其关键在于将电磁波吸收材料应用于隐身技术中,从而解决一些军事中的难点问题。隐身材料技术是具有长期有效性和行之有效性的隐身手段,在隐身技术中尤为重要,也是世界各国研究发展的重点。该技术通过运用各种高科技手段在特定的遥感探测环境中,可以有效抑制目标的雷达、红外、激光、电磁信号等特征信号,最终使得武器在一定的范围内难以被发现、识别和攻击。因此,L-Ku(1-18GHz)全波段的吸波材料的研发和应用显得尤为重要。

目前国内外的吸波材料在低频波段的研究主要包括非晶态合金、铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料等。其中,碳材料与磁性材料复合，是获得高性能吸波材料的有效途径之一，但是这种方法存在弊端。高温下磁性吸收剂会失去磁性使其无法应用于高温部件的雷达吸波隐身。针对目前吸波材料存在的低频瓶颈，科研工作者一直致力于研究具有耐高温、低密度、高强度、高韧性等优良性能的介电损耗型吸波材料。

金属单质的综合性能优异，较好的热稳定性、化学稳定性、宽带隙和介电损耗等特性，另外制备成本低廉也是其被广泛应用的原因之一。但是单纯的金属用作电磁波吸收材料时,吸波效果并不好，是由于其本身存在密度大、吸收强度弱、吸收频带窄等问题。为了提高吸波剂的电磁波吸收性能，需要调节其阻抗匹配,并且增强其电导损耗和多重极化弛豫损耗用以显著提升其对电磁波的衰减能力。

发明内容

本发明采用Cu@Sn微球来调节复合材料的阻抗匹配,并且引入丰富界面用以提高其极化损耗。另外,单纯的还原氧化石墨烯(rGO)在Ku波段具有较高微波吸收。通过引入Cu@Sn微球,使得Cu@Sn/rGO复合材料在C波段具有较好的微波吸收性能。吸收剂的填充量为5wt％时,最小的反射损耗值为-49.19dB(6.08GHz),并且有效吸波带宽(RL-10dB)为13.94GHz。

为了实现上述目的,本发明的具体制备工艺过程为:

(1)多孔二氧化锡(SnO₂)的制备:将0.1-1mol的SnCl₂·2H₂O溶解于10mL的无水乙醇中搅拌30min；然后置于5mL的去离子水中搅拌2-3h至完全溶解；向上述溶液中加入4mL的正硅酸乙酯(TEOS)，充分搅拌，形成Sn/Si复合凝胶；70℃密封老化2天(正己烷更换三次,将湿凝胶中残留的水和乙醇置换出来)；干燥后,将试样浸泡在NaOH溶液(2mol/L)中搅拌30min,洗涤过滤，60℃干燥24h；研磨后550℃下煅烧，升温速率为10℃/min，保温时间为4h,得到多孔SnO₂；