[发明专利]一种纳米吸波涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米吸波涂层材料及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其它形式的能量。吸波材料一般由基体材料（或粘接剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。根据吸波机理，吸波材料可以分为“电损耗型”和“磁损耗型”两类：电损耗型吸波材料主要通过介质的电子极化、离子极化或界面极化来吸收、衰减电磁波；磁损耗型吸波材料主要通过磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来吸收、衰减电磁波。

设计吸波材料除了要尽可能提高损耗外，还要考虑另一关键因素即波阻抗匹配问题，使介质表面对电磁波的反射系数为0，电磁波入射到介质表面能最大限度地透入介质进而被吸收。

纳米吸波复合材料之所以具有不同寻常的吸波性能是因为纳米材料的特殊结构引起的。一方面，纳米微粒尺寸为1～100nm，远小于雷达发射的电磁波波长，对电磁波的透过率大大高于常规材料，这就大大降低了电磁波的反射率；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规微粒大3～4个数量级，对电磁波和红外光波的吸收率也比常规材料高得多。此外，纳米材料由于本身颗粒小、比表面积大、表面原子比例高、悬挂键多、界面极化和多重散射是其重要的吸能波机制，量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微波的量级范围(10^-2eV～10^-5eV)，从而有可能成为新的吸波通道。

现有吸波材料存在如下问题：

1）单一的吸波材料难以达到多波段、宽频带的吸收效果；

2）颗粒尺寸大，导致：a)反射系数大，不利于电磁波的吸收，b）吸波效应单一，效果不明显；c）涂层稳定性差，尤其是附着力；

3）不导电，改变材料表面性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种纳米吸波涂层材料及其制备方法。

本发明的纳米吸波涂层材料，包括导电粒子、散射粒子和粘合剂，

所述的导电粒子选自ITO纳米粒子、ATO纳米粒子、ZnO纳米粒子、SnO纳米粒子、Ag纳米粒子或Au纳米粒子中一种或多种；

所述的散射粒子选自TiO2纳米粒子、ZrO2纳米粒子、WO3纳米粒子、Al2O3纳米粒子、Fe3O4纳米粒子、Fe2O3纳米粒子或MgO纳米粒子中的一种或多种；

所述的粘合剂选自聚酯、聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚醚或乙烯基聚合物；

所述的导电粒子与散射粒子的重量比为（0.1-30）：（0.1-30）；

所述的导电粒子的粒径为20-50nm；

所述的散射粒子的粒径为150-200nm。

优选地，

所述的导电粒子、散射粒子和粘合剂的重量比为2:2.5:95或1.5:3:95；所述的导电粒子的粒径为40nm或50nm；所述的散射粒子的粒径为150nm或200nm。

所述的纳米吸波涂层材料还包括水性表面活性剂；所述的导电粒子、散射粒子、粘合剂和水性表面活性剂的重量比为2:2.5:95:0.5或1.5:3:95:0.5。

更优选地，

所述的材料由粒径为40nm的导电粒子ITO纳米粒子、粒径为200nm的散射粒子TiO2纳米粒子、聚氨酯胶黏剂和水性表面活性剂组成，四种成分的重量比为2:2.5:95:0.5。

所述的材料由粒径为50nm的导电粒子AZO纳米粒子、粒径为150nm的散射粒子WO3纳米粒子、聚氨酯胶黏剂和水性表面活性剂组成，四种成分的重量比为1.5:3:95:0.5。

本发明具有以下技术效果：

1)采用纳米涂层，质量轻、兼容性好、吸波频带宽等特点；

2)纳米材料由于本身颗粒小、比表面积大、表面原子比例高、悬挂键多、界面极化和多重散射是其重要的吸能波机制，量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微波的量级范围(10-2eV～10-5eV)，从而有可能成为新的吸波通道；

3)采用复合涂层技术，可以改变单一材料的不足，拓宽适用频段范围；

4)粘结剂材料选择丰富，可结合不同衬底材料的特性进行改进；

5)涂层的涂布和固化方式多样，衬底适用性强，行业应用广；

6)采用新型的纳米粒子，可提高材料表面的导电率及表面透光率（透明材质基底适用）。