[发明专利]一种海胆状核壳矿物微球基储热吸波一体化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种海胆状核壳矿物微球基储热吸波一体化材料及其制备方法和应用。本发明通过水热合成制备了尺寸大小合适的Ni‑Co磁性颗粒，通过酸液浸泡将凹凸棒石解束和提纯以获得酸活化凹凸棒石，通过喷雾干燥、煅烧构筑凹凸棒石‑Ni‑Co磁性颗粒‑碳纳米管复合微球，通过包覆TiO₂制备海胆状复合微球，将相变材料封装于海胆状复合微球的刚性结构中防止泄漏，得到储热吸波一体化材料。本发明以凹凸棒石为基体材料调节复合材料的介电常数、碳纳米管为介电损耗材料和磁性金属合金为磁损耗材料，通过海胆状微球形貌和结构封装相变材料实现优异的热管理性能，通过复合材料结构、介电损耗材料和磁损耗材料实现了微波吸收性能。

技术领域

本发明涉及化学材料技术领域，尤其涉及一种海胆状核壳矿物微球基储热吸波一体化材料及其制备方法和应用。

背景技术

电磁辐射污染已经成为继废水、废气、噪声、固体废弃物污染后又一大影响城镇居民健康的重要污染源，对人类的身体健康产生巨大的威胁。随着无线通信的发展，高集成度、高速、小型化的无线通信设备往往会受到不希望的电磁干扰效应和显著发热的影响。因此，在现代无线通信、自动驾驶汽车和便携式设备中，同时具有优异的热管理性能和卓越的电磁干扰屏蔽性能的材料受到了广泛的关注。相变材料可以在保持恒温的同时以潜热的形式存储和释放能量，因其在能量转换和利用过程中具有超高的体积能量密度和狭窄的温度分布范围，已在热能存储和电子设备热管理等不同领域得到广泛应用，被公认为用于热保护和电子冷却系统的最佳温度控制材料。

目前报道的用于电子器件的复合相变材料和微波吸收材料大多集中在单一用途的项目上，普遍存在制备方法复杂、机械强度差、经济效益低等问题。在具有小体积、轻重量、高能量密度的智能设备中，开发具有电磁干扰屏蔽和热管理双重功能的保护系统变得非常重要。然而，设计同时具有高效电磁干扰屏蔽和热管理功能的灵活、轻质和小体积的一体化材料仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种海胆状核壳矿物微球基储热吸波一体化材料的制备方法。

本发明的一种海胆状核壳矿物微球基储热吸波一体化材料的制备方法，包括以下步骤：

S1:Ni-Co磁性颗粒的制备：称取十六烷基三甲基溴化铵、NaOH、四水合乙酸钴和四水合乙酸镍加入乙二醇溶液中搅拌、超声得到混合悬浮液，将混合悬浮液进行水热合成；反应结束后收集黑色粉末产物，用去离子水或无水乙醇洗涤，并进行干燥；

S2：酸活化凹凸棒石、Ni-Co磁性颗粒、碳纳米管浆料与六偏磷酸钠和水混合搅拌、超声得到酸活化凹凸棒石-Ni-Co磁性颗粒-碳纳米管悬浮液；

S3：悬浮液通过喷雾干燥构筑酸活化凹凸棒石-Ni-Co磁性颗粒-碳纳米管复合微球；

S4：煅烧得到凹凸棒石-Ni-Co磁性颗粒-碳纳米管复合微球；

S5：凹凸棒石-Ni-Co磁性颗粒-碳纳米管复合微球包覆海胆状TiO₂；称取煅烧后的凹凸棒石-Ni-Co磁性颗粒-碳纳米管复合微球置于异丙醇溶液中，慢慢滴入二乙烯三胺，充分搅拌，加入钛酸异丙酯，用玻璃棒轻轻搅拌得到混合悬浮液进行水热合成；反应结束后收集黑色粉末产物，用去离子水或无水乙醇洗涤，并进行干燥得包覆海胆状TiO₂后的复合微球；

S6：碱洗海胆状复合微球；称取包覆海胆状TiO₂后的复合微球置于碱液中搅拌得到混合悬浮液，将混合悬浮液进行水热合成。反应结束后收集黑色粉末产物，用去离子水或无水乙醇洗涤，并进行干燥得海胆状复合微球；

S7：煅烧海胆状复合微球；

S8：煅烧后的海胆状复合微球与相变材料真空浸渍，得到海胆状核壳矿物微球基储热吸波一体化材料。