[发明专利]一种频带磁控可调的反蛋白石基吸波材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种频带磁控可调的反蛋白石基吸波材料的制备方法，首先通过牺牲模板法制备了二氧化硅反蛋白石型中空结构，然后利用原位液相还原法在中空腔体中生长铁磁性铁钴纳米片，再将其浸入海藻酸钠中，并调节加入钙离子形成水凝胶，使纳米片均匀悬浮于反蛋白石结构的中空腔体中，获得可调吸波材料。施加不同方向磁场使纳米片在中空腔体中取向，通过其表面介电偶极阵列和易磁化磁矩分别与电磁波矢量的夹角改变，动态调节材料的电磁参数和阻抗，从而调制其有效吸波频带和性能。

技术领域

本发明涉及一种有效吸收频带磁控动态可调的反蛋白石结构复合吸波材料的制备方法，属于电磁功能材料领域。

背景技术

电子信息技术的发展和无线通讯技术的普及给人类世界带来了巨大的便利，同时也造成了严重的电磁污染。随着5G通讯、智能物联、新能源汽车等新技术的大规模应用，电子电气设备和器件的电磁兼容(EMC)逐渐提上日程，已经成为目前世界各国相关产品的强制标准。电磁波吸收材料及其器件被认为是解决现阶段严重电磁兼容问题的关键技术之一。特别是，面对频带暴增的多频应用场景，吸波材料的研究目标已经从“薄、轻、宽、强”的传统吸收，转型至针对应用环境的自适应动态可调和智能吸收。

针对当前复杂的电磁环境，目前相关吸波材料的应用仍存在诸如吸收频带窄、厚度敏感等问题，特别是固定的材料配方和组分在应用中只能获得固定频段的吸波性能，难以适用应用中常见的复杂多变的多频和变频电磁波干扰场景。如何通过外界因素调节吸波材料在宽频带的电磁参数和有效吸收频率已经是目前研究和应用的热点，诸如变温的晶格调制方案、气凝胶海绵等结构调制方案等均可以通过温度和压力等动态调节吸波材料的介电性能，从而影响其吸波性能。若能实现介电调节的同时，也能兼顾磁导率的双向动态控制，则更具吸引力。此外，通过电磁激励方式的动态可调性能使吸波器件更好的与电气产品融合，这也是未来电磁兼容器件的研究和应用方向。

发明内容

本发明目的在于提供一种吸收频带通过外加磁场动态调节的反蛋白石基吸波材料的制备方法。具体是通过在反蛋白石中空结构中布局悬浮于水凝胶中的铁磁性纳米片，通过施加不同方向的磁场，实时动态的改变纳米片的取向，从而通过其界面介电偶极阵列和易磁化磁矩与电磁波矢量的夹角变化，动态调节吸波材料的电磁参数、阻抗、损耗、吸波性能等。

本发明频带磁控可调的反蛋白石基吸波材料的制备方法，首先通过牺牲模板法制备二氧化硅反蛋白石型中空结构，然后利用原位液相还原法在中空结构中生长铁磁性铁钴纳米片，再将其浸入海藻酸钠中，并调节加入钙离子的浓度形成水凝胶，使纳米片均匀悬浮于反蛋白石结构的中空腔体中。施加不同方向的磁场可使纳米片在中空腔体中取向，通过表面介电偶极阵列和易磁化磁矩分别与电磁波矢量的夹角改变，动态调节材料的电磁参数和阻抗，从而调制其有效吸波频带和性能。

本发明频带磁控可调的反蛋白石基吸波材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：反蛋白石结构二氧化硅的制备

1a、将去离子水与甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合并倒入烧瓶中，在持续的惰性气氛下，升温至60-90℃，加入引发剂，并继续保持60-90℃恒温回流搅拌2-5h；待反应液自然冷却至室温，产物进行清洗和离心分离，并在40-60℃干燥12-48h，获得聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球排列形成的胶质晶体模板；

1b、将正硅酸四乙酯(TEOS)与无水乙醇以体积比1:3混合均匀，获得TEOS的乙醇溶液。将一定量浓盐酸稀释后配置得到稀盐酸，将稀盐酸加入到TEOS的乙醇溶液中，在60℃下水浴下搅拌3h，制得二氧化硅前驱物溶胶；