[发明专利]吸波复合材料及制备方法、人造电磁材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸波复合材料及其制备方法，以及人造电磁材料及其制备方法。

背景技术

超材料一般包括绝缘电解质和导电微结构，因此超材料要求基板具有高电阻特性，就是其中的导电材料不能构成连通相；另外，还要求能够实现金属微结构的加工，覆铜等（现有工艺）。而传统的吸波材料不能满足超材料的需求。目前超材料吸波材料的设计人员选用FR4和F4B等印刷电路板来设计，因而限制了超材料吸波材料的发展。

磁性金属微粉吸波材料主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等方式吸收电磁波，具有居里温度高、温度稳定性好、磁化强度高、微波磁导率较大等优点,因此在吸波材料领域得到广泛应用。但是由于磁性金属微粉的密度大,抗氧化、耐酸碱能力差，填充率较低，电阻率低，介电常数较高等原因。

硅石气凝胶是以纳米粒子聚集并以空气为分散介质形成的非晶固体材料，具有超高比表面积和纳米多孔等特性，比表面积可达500-1200m²/g，孔隙率可以达到80%-99.8%，孔径一般为1-100nm。因其半透明的色彩和超轻重量，又被称为“固态烟”。因其独特的纳米多孔特征，又具有良好的绝缘特性和阻燃特性，使气凝胶广泛应用于隔热材料、隔音材料、催化剂、吸附剂、声阻抗祸合材料、切仑可夫探测器、宇宙尘埃搜集器、药物缓释材料等。

例如，公开号101219360的中国发明专利公开了过渡金属基气凝胶、过渡金属氧化物气凝胶、复合过渡金属氧化物气凝胶的制备方法。其采用无机分散溶胶凝胶法，即以廉价的无机金属盐溶液为前驱体、聚丙烯酸为分散剂以及环氧丙烷为凝胶促进剂，通过溶胶-凝胶过程，结合超临界干燥与热处理工艺，制备了多种周期、多族过渡金属基气凝胶和过渡金属氧化物气凝胶材料。现有技术中，其缺陷在于，其制备的金属基材料是气凝胶网络的形成体，如果还原就造成网络塌陷、空隙消失等。

再例如，公开号101851009A的中国发明专利公开了朵状四氧化三铁气凝胶颗粒的制备方法。其具体步骤如下：将Fe₃O₄晶体的前躯体-Fe(OH)2与Fe(OH)₃分散于溶液中，再将混合溶液分散酒石酸铵乙醇溶液中，在20-90℃下老化1h以上，采用超临界干燥法制备出由Fe₃O₄纳米片组装而成的朵状多孔四氧化三铁气凝胶颗粒。现有技术中，其缺陷在于，四氧化三铁气凝胶如果直接作为吸波材料，吸波效果不好；如果将该四氧化三铁气凝胶直接还原成纳米铁，还原过程中随着氧的失去，网络会塌陷，纳米孔消失；而且剩下的铁由于自身磁场作用，也易发生团聚；无法实现铁的纳米化和整个吸波材料的轻质化。

再例如，公开号102179230A的中国发明专利公开了一种赋磁二氧化硅气凝胶的制备方法。其以水玻璃为硅源，加入纳米级四氧化三铁分散液及干燥控制化学添加剂，经溶胶-凝胶、表面改性，在常压干燥条件下得到赋磁二氧化硅气凝胶。赋磁二氧化硅气凝胶为纳米级多孔材料，孔的平均孔径为3～5nm；赋磁二氧化硅气凝胶具有的饱和磁化强度为0.4～0.8emu·g-1。现有技术中，其缺陷在于，为了解决硅气凝胶无法与水中目标污染物充分接触及吸附处理后难以实现固液分离的问题，将四氧化三铁引入了凝胶网络，来达到目的；引入网络的铁还原会造成网络塌陷，纳米孔消失。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明所提供的吸波复合材料和人造电磁材料、以及通过各自方法制备出的吸波复合材料和人造电磁材料能够有效地吸收电磁波。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种吸波复合材料，按照体积百分比计，其包含：0.1%-99.9%的纳米多孔气凝胶，以及0.03-33.3%的纳米级磁性金属微粉，其中所述纳米级磁性金属微粉弥散在所述纳米多孔气凝胶上。

优选地，所述纳米多孔气凝胶为硅石气凝胶，所述纳米级磁性金属微粉选自铁、钴、镍、以及含有这些元素中任一元素的合金中的任一种。

优选地，按照体积百分比计还包含0.01-99%的热固性树脂。

优选地，所述热固性树脂为氰酸酯。

优选地，按照体积百分比计还包含0.01-90%的纤维。

优选地，所述吸波复合材料为平板结构。

优选地，所述纳米级磁性金属微粉的体积百分比为33%。

优选地，所述纳米级磁性金属微粉的外表面上生长有二氧化硅薄膜。

本发明的第二方面提供了一种人造电磁材料，包括：基板、及形成在所述基板的表面的吸收电磁波的导电微结构，其中，所述基板由本发明前述任一吸波复合材料制成。