[发明专利]基于聚苯胺石墨烯三维多孔结构的宽频电磁波吸收材料

说明书

本发明涉及宽频电磁波吸收材料，具体涉及一种基于聚苯胺石墨烯三维多孔结构的宽频吸波材料。该吸收材料对4～18GHz频带内的入射电磁波具有显著的吸收效果，且密度不超过25mg/cm³，厚度和面积可控。本发明所述的电磁波吸收材料的密度远小于羰基铁、炭黑、碳纤维等吸波材料，每立方米总质量不超过25g；对于频率范围在6～18GHz的微波，该电磁波吸收材料的反射率均在‑10dB以下。

技术领域

本发明涉及宽频电磁波吸收材料，具体涉及一种基于聚苯胺石墨烯三维多孔结构的宽频吸波材料。

背景技术

伴随遥感测绘、移动通信、无线网络和雷达探测等信息技术的快速发展与普及，导致地表电磁辐射激增，对人类身体健康和电子设备的高效稳定运行构成严重威胁。研究数据表明，处于高频电磁场中的正常成人，经受一定强度与时间的暴露，将产生身体不适感。严重者会引起神经衰弱、植物神经机能紊乱，视觉器官收到严重灼伤，同时生育机能也呈现显著不良病象。

其次，电子电路系统的高度集成化，对电磁兼容提出了更高的要求。传统吸波材料频带窄，吸收强度差，无法满足多频带、高性能设备的工作需求。此外新型移动端电子设备的快速普及，对吸波材料的重量提出更高的要求，而传统吸波材料，如磁性金属、金属氧化物和陶瓷材料等，密度基本都在3.0g/cm³以上，无法满足设备减重的需求。

再者，新型武器装备对于吸波材料的需求，愈发重视“吸收强、频带宽、重量轻、厚度薄”等技术指标，传统吸波材料在这些指标方面已经无法良好兼顾。

综合上述，开发一种轻质宽频吸波材料将对未来电磁波应用和防治领域产生深远的影响。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有电磁波吸收材料存在的不足，提出一种基于聚苯胺石墨烯三维多孔结构的宽频电磁波吸收材料。

实现本发明目的技术方案:

(1)将单层氧化石墨烯加入有机溶剂当中，经搅拌超声处理0.5～1h，使单层氧化石墨烯均匀分散，单层氧化石墨烯的浓度为0.2～2.0mg/mL；

(2)将导电态聚苯胺加入到有机溶剂当中，经搅拌超声处理0.5～1h，使导电态聚苯胺均匀分散，导电态聚苯胺的浓度为0.1～1.0mg/mL；

(3)将导电态聚苯胺溶液加入到单层氧化石墨烯溶液当中，经搅拌混合至均匀，导电态聚苯胺与单层氧化石墨烯质量比在0.1～10之间；

(4)将步骤(3)所得的分散体系装入反应釜内，密封后放入加热烘箱内，于150～250℃下反应12～24h，待反应釜外壁温度降至室温后，打开反应釜，将所得产物聚苯胺石墨烯三维多孔结构转移出来；

(5)用水置换出步骤(4)所得的聚苯胺石墨烯三维多孔结构中的有机溶剂；

(6)在-40～-80℃温度、压力小于或等于100Pa低压的环境里除去步骤(5)所得聚苯胺石墨烯三维多孔结构中的水；

(7)将步骤(6)得到的聚苯胺石墨烯三维多孔结构在惰性气氛、100～400℃焙烧1～4h。

该电磁波吸收材料的密度为1.6～25mg/cm³。

其步骤(1)所述的单层氧化石墨烯是指由分子骨架由单层碳原子按照六边形晶格排列而成，并含有含氧官能团的二维平面材料；所述的单层氧化石墨烯的单片面积为1～6400μm²之间，厚度为0.3～3.0nm，氧含量为10～80wt％，含氧官能团为羟基、羧基或环氧键中的一种或多种。

步骤(1)所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇或丁酮中的一种或一种以上混合物。