[发明专利]一种阻抗渐变层状梯度复合气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种阻抗渐变层状梯度复合气凝胶及其制备方法和应用，属于吸波材料的制备领域，该阻抗渐变层状梯度复合气凝胶由不同阻抗的SiC/Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合气凝胶堆叠排列组成，SiC/Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合气凝胶具有SiC纳米线和Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;(微)纳米带相互搭接形成的多层不均匀界面的可调控孔隙的独特三维网络多孔结构。将不同阻抗的SiC/Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合气凝胶堆叠排列进行组装，进行气凝胶自粘接组装，以外层高阻抗的SiC/Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合气凝胶提升气凝胶的阻抗匹配。以内层高衰减的SiC/Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;复合气凝胶进行衰减，形成阻抗匹配由高到低的阻抗渐变层状梯度复合气凝胶，使电磁波能够以“之”字形的方式被不断缓慢逐层衰减，即将电磁波限制在层状气凝胶的内部被耗散，从而提高电磁波吸收性能。

技术领域

本发明属于吸波材料的制备领域，具体涉及一种阻抗渐变层状梯度复合气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

电磁波技术广泛应用于信息通讯、医疗健康、交通运输、电子器件等国基民生的众多领域。然而，大功率射频发射器的普及使得电磁波在传输过程中会产生大量的电磁泄漏，从而导致不利的电磁干扰、电磁辐射和信息泄漏，造成了电子设备的失灵失控。同时研究表明，长期处在过量电磁辐射的环境中，人体各项机能都会下降，甚至诱发癌变，在无形中对人体健康产生威胁。不仅如此，在国防领域中各种先进雷达探测设备的诞生加剧了各国在军事领域的博弈，一系列高精尖侦察和打击系统成为未来战场的主要威胁，“发现即被摧毁”是武器装备面临的最大风险。因此，研究吸波材料的电磁参数并获得高性能吸波材料是亟待突破的科学问题。

吸波材料是一种将入射的电磁波吸收掉的功能材料，主要是通过将电磁能转化为热能或其他形式的能耗散掉，减少电磁波的反射及透射。理想的吸波材料应该具备厚度薄、质量轻、吸收频带宽、吸收能力强的特点，此外为了满足一些特殊情况的使用，还需具备一定的力学强度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等特点。目前典型的吸波材料主要有介电陶瓷、磁性材料及其复合材料，碳基材料及其复合材料等，这些材料大多都存在密度高，吸收强度低，吸波频段窄，较低的磁转变温度，以及高温下严重的氧化作用等缺点，从而限制了其应用。SiC由于其具有低密度，优异的热稳定性及化学稳定性的特点，成为了在极端环境下很有前途的电磁波吸收材料，但由于SiC阻抗匹配较差，导致其对电磁波的吸收效果并不令人满意。目前主要通过结构设计(多孔、核壳、层状或三维网络结构)，以及材料复合(介电陶瓷、磁性材料或碳基材料)的方法来对其进行改善，以提供丰富的异质界面以触发极化损失或提供大量用于EM散射的孔。

到目前为止，基于上述策略制备了大量的高性能电磁波吸收器。例如石墨烯/Si₃N₄、SiC/SiO₂、SiCNWs/C/Si₃N₄、CNT/TiO₂等复合材料。然而，这些材料还局限于研究阶段，材料的有效吸收带宽(EAB)有待扩大，材料的制备过程也相对复杂。因此，如何简单制备出具备薄、轻、宽、强特性的吸波性能，以及拥有优异的高温稳定性和隔热性能的吸波材料，仍然是本领域存在的一个技术困难点。同时，透波材料的引入虽然提高了阻抗匹配，但也牺牲了对电磁波的衰减能力。因此，如何制备同时具备高阻抗和高损耗的吸波材料，实现阻抗渐变，以让电磁波在材料内部缓慢衰减，是获得宽频吸波材料的关键，这也是本领域存在的一个技术困难点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种阻抗渐变层状梯度复合气凝胶及其制备方法和应用，以解决现有的透波材料无法实现阻抗渐变，电磁波在材料内部不能缓慢衰减，因而无法获得宽频吸波材料的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：