[发明专利]一种复合吸波材料及其在电动汽车变频电机上的应用

说明书

本发明公开了一种复合吸波材料及其在电动汽车变频电机上的应用，该复合吸波材料为FeSiCr/GO/Y，其是以金属软磁材料FeSiCr为基，掺杂氧化石墨烯和偶联剂‑硬脂酸钙后制备而成，该复合吸波材料中氧化石墨烯和硬脂酸钙的掺量为FeSiCr质量的0‑1.5％，且复合后经质量浓度为3％‑4％的NaCl盐溶液进行腐蚀改性处理；设计材料厚度为2.2mm时，其反射损耗RL＜‑10dB时的频段处于1.7‑2.8GHz之间，基本满足电动汽车变频电机应用电磁频段(≤2.5GHz)的要求，有利于促进电动汽车及相关领域的发展进步。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种FeSiCr/GO/Y复合吸波材料及其在电动汽车上的应用，尤其涉及在电动汽车变频电机电磁兼容方面的应用。

背景技术

传统燃油车辆对不可再生石油资源过度依赖，且在使用过程中会产生大量的有害废气，不符合当前节能减排、双碳经济的社会环境发展需求，在此大环境下，新能源车，特别是电动汽车得以飞速发展。

汽车电动化融合了先进材料研发应用与高精尖零部件制造技术，与电池、电机、电控技术升级相互促进，是新一代信息技术、人工智能、5G、物联网等的最重要应用场景之一，而且电动汽车的智能化发展成为牵引其他产业加速创新的重要力量。

电动车的电机是直流电源(锂电池)通过逆变器后高压变频工作的，工作频率与电机转速相关，具体数值区间为技术机密，但最高频率不会超过2.5GHz，属于S波段范围，由于驱动车轮的电机和车载传感器等弱电通讯设备以及屏幕等直流供电设备都是采用锂电池作为同一电源，所以工作过程中可能会产生电磁干扰，造成电动汽车在行驶过程中突然出现弱电、掉电现象，严重的会导致传感器失灵，引起屏幕黑屏或刹车传动失灵，这些都将严重危害驾驶人员的人身安全，所以，为提高电动汽车的强电、弱电元器件之间的电磁兼容特性，提供能在小于2.5GHz的频段下工作的吸波材料是十分有必要的。

一般来说，在工作频段内，如果反射损耗达到-10dB，就达到了应用标准，下表显示了电磁波衰减标准：

磁性金属具有磁导率高，强磁损耗低以及成本低等优点，但由于具有高电导率，所以一般介电参数较大，电磁匹配特性不高。复介电常数(ε′、ε″)和复磁导率(μ′、μ″)可以用来表示吸波材料的具体电磁性能，即电磁参量。如果希望吸波材料具备良好的吸波性能，对材料电磁参数ε和μ进行调整是一种有效手段。假如单从吸波材料吸收电磁波这一角度来考虑，在保证ε′和ε″尽可能大的这一基础上，μ′和μ″越大越好。但是在实际中，复介电常数ε往往不是简单的尽量达到最大，而是要考虑到阻抗匹配，根据不同材料的电磁属性差异性来具体分析：一方面要考虑到吸收材料具有衰减特性，即最大限度的让已经进入材料内的电磁波被不断衰减吸收，从而到达避免入射电磁波被再次反射的目的；另一方面还需要考虑阻抗匹配，从而避免入射电磁波在入射界面直接被反射回去。

偶联剂可以提高吸波材料与橡胶基体的相容性，使吸波材料的表面由亲水变为疏水，而且，偶联剂可以有效降低颗粒之间的电导性，所以，通过偶联剂对吸波材料进行表面改性，改善其阻抗匹配特性，是一种比较简便而又廉价的方法。

石墨烯作为典型的二维晶体，具有电阻率低、热稳定性好、电子迁移快以及较高的电导率等特点。因石墨烯表面存在的一定缺陷导致多个石墨烯片层容易发生层叠，最终形成多层复合结构，该结构有助于进入材料中的电磁波被损耗，因为多层复合结构中入射电磁波的传播距离和反射次数会大大增加。石墨烯通常也会用于掺杂制备出复合吸波材料，这是因为石墨烯的加入往往能有效提高涂层的防腐性能。天然石墨粉末在经过一系列化学处理后可以得到氧化石墨烯，在氧化石墨烯中存在各种含氧官能团(C＝O，C-O，OH)，这导致常常用氧化石墨烯掺杂制备各种电磁性质的复合材料。