[发明专利]一种柔性的石墨烯/透波纤维复合吸波材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性的石墨烯/透波纤维复合吸波材料的制备方法，解决目前纤维复合吸波材料质量重、厚度大、制备工艺复杂等不足。技术方案是使用氧化石墨烯分散液，通过旋涂或者真空浸渍工艺，在透波纤维表面均匀涂覆一层氧化石墨烯，然后通过热处理去除氧化石墨烯部分含氧基团，优化其电导率和介电常数，提高吸波性能，之后封装于聚二甲基硅氧烷中固化处理，获得柔性的石墨烯/纤维复合吸波材料。制得的复合材料吸收频率可调，最小反射损耗达‑45dB，反射损耗<‑10dB的频率宽度为0～4.2GHz，弯折之后电磁波吸收性能保持稳定。

技术领域

本发明属于吸波材料的制备方法，涉及一种柔性的石墨烯/透波纤维复合吸波材料的制备方法。

背景技术

随着电子通信的快速发展，人类所处电磁环境日益复杂，电磁辐射成为继水污染、大气污染和噪声污染之后的新型污染。为了应对电磁污染对人类健康的影响，研制可穿戴型的柔性吸波材料是迫切需要解决的热点问题。氮化硅、氧化铝、氧化锆等纤维织物具有良好的力学性能，但是均属于透波纤维。在保证其机械强度以及柔韧性的同时实现电磁波吸收，从而获得结构功能一体化材料具有巨大的应用前景。

目前，改善透波纤维电磁波吸收的有效方法是引入吸波组元，包括磁性吸波剂和吸波型陶瓷基体等。但是磁性吸波材料的实际使用有很大的局限性，磁性金属、铁氧体等吸波剂密度大，且在高温环境下会失效。而吸波陶瓷基体的引入大大增加了材料的厚度和质量。这些方法均不满足新型吸波材料“质量轻、厚度薄、吸收频带宽”的需求。

文献1“徐铭，贾菲，许海龙等.一种玻璃纤维基复合吸波材料及其制备方法，中国，CN104557095B[P].2016”公开了一种钡铁氧体/玻璃纤维复合吸波材料的制备方法。该方法通过溶胶凝胶和热处理工艺在玻璃纤维表面涂覆一层钡铁氧体吸波剂，所制备复合材料的反射率<-10dB的带宽为0～4.7GHz。该方法引入多种络合剂，制备工艺复杂，且钡铁氧体的密度大。

文献2“殷小玮，李权，段文艳等.结构/吸波一体化复合材料的制备方法，中国，CN103923601B[P].2016”公开了一种陶瓷基纤维增强复合吸波材料的制备方法。该方法采用多次浸渍陶瓷前驱体并进行高温热处理，或者结合化学气相沉积工艺提高材料吸波性能并使复合材料致密化。此方法工艺周期较长，所制得产品因脆性陶瓷基体无法保持纤维本身的宏观柔性。

综上所述，在保证连续透波纤维柔韧特性的同时实现材料的电磁波吸收仍是亟待解决的难题。目前尚无复合石墨烯和透波纤维获得柔性吸波复合材料的报道。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种柔性的石墨烯/透波纤维复合吸波材料的制备方法，用一种简单的工艺复合石墨烯和透波纤维，制备出轻质柔性的纤维增强复合吸波材料，解决目前纤维基复合吸波材料制备工艺复杂、吸波涂层厚、质量重等诸多缺点。

技术方案

一种柔性的石墨烯/透波纤维复合吸波材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将透波纤维预制体置于马弗炉中，在空气气氛下，热处理温度400～600℃，保温1～3h后随炉冷却，然后分别用丙酮和去离子水清洗并烘干；

步骤2：在步骤1处理后的透波纤维的表面涂覆氧化石墨烯水溶液，在40～80℃烘干；重复本过程多次；

步骤3：将涂覆氧化石墨烯后的透波纤维置于马弗炉中，在氩气或氮气气氛下热处理，温度为400～700℃，处理时间0.5～3h，形成石墨烯/纤维；

步骤4：将石墨烯/纤维在聚二甲基硅氧烷PDMS中真空浸渍5～30min，然后置于干燥箱中固化1～10h，固化温度60～100℃，制得柔性还原氧化石墨烯/纤维复合材料。