[发明专利]一种碳铝复合吸波材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳铝复合吸波材料及其制备方法。此吸波材料铝合金为基体，碳纳米管为添加剂，铝基体内部均匀无序的分布纳米至毫米级的孔隙，其中包含碳纳米管的管状结构。本发明的吸波材料具有优异的隔声和吸波性能，以及高强度、低比重等特点。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种碳铝复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

所谓吸波材料，指能吸收或者大幅减弱投射到它表面的振动波能量的一类材料。常用吸波材料种类很多，包括可吸收电磁波的石墨、铁氧体、碳化硅、导电聚合物，和可吸收机械波的有机纤维材料、无机纤维材料、泡沫材料和吸波建筑材料等。但上述声波吸波材料对强噪声的消声效果差，而且使用寿命较短，易变形，安全性差，上述电磁波吸波材料的吸波效果密度大，高温特性差等问题。目前仍未能得到一种综合性能优秀，且对电磁波和声波均有较高的吸收率的吸波材料。

发明内容

为解决现有技术的存在的技术问题，本发明提出一种碳铝复合吸波材料及其制备方法。

为实现上述碳铝复合吸波材料方案，本发明提供了一种碳铝复合吸波材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)通过表面化学镀处理，使碳纳米管表面包覆金属单质或合金，得到化学镀碳纳米管；

(2)采用喷粉的方式将化学镀碳纳米管加入熔融的铝合金中，通过机械搅拌分散，使化学镀碳纳米管全部被铝合金熔体浸润，然后对熔体进行机械搅拌和超声分散处理，并伴随间歇式的高速和低速循环搅拌，使化学镀碳纳米管均匀地分散在铝合金熔体中；

(3)向上述铝熔体中加入发泡剂，通过机械搅拌使其均匀分布，迅速浇注在准备好的模具中，铝熔体在恒压下膨胀泡沫化，自然冷却后即得到碳纳米管复合的泡沫铝吸波材料；

(4)对上述碳纳米管复合的泡沫铝吸波材料进行表面陶瓷化处理，即得到碳铝复合吸波材料。

优选地，所述包覆金属单质或合金的碳纳米管，其中，碳纳米管质量占总质量的20～60％。

优选地，所述碳纳米管的外径为10～200nm，内径为1～10nm，碳纳米管长度为0.1～20μm。

优选地，所述化学镀碳纳米管的金属镀层，包括但不限于单质镍、镍磷合金、单质铜。

优选地，所述步骤(2)中，搅拌分散熔融的铝合金，包括对铝合金熔体进行机械搅拌和超声分散处理，并伴随间歇式的高速和低速循环搅拌，使化学镀碳纳米管均匀地分散在铝合金熔体中。

优选地，步骤(4)的表面陶瓷化处理方法，包括但不限于化学氧化、阳极氧化、微弧氧化。

优选地，所述碳铝复合吸波材料中碳纳米管的质量含量为1～30％。

本发明提供的技术方案采用碳纳米管与铝合金为主要原料。其中，碳纳米管的添加，一方面在熔炼过程中增加了熔体粘度，使熔炼过程无需添加增粘剂，另一方面可以明显提高铝合金的比强度，尤其碳纳米管表面的化学镀金属层，可极大改善碳纳米管与铝合金的相容性和结合强度，进一步提高铝合金基体的强度，在相同应用条件下，材料强度的提高可以提供更高的孔隙率，进而增大声波在材料内部传输距离。同时，分布在铝合金表面的碳纳米管具有纳米级开放的孔隙结构，使多孔铝合金材料具备更高的孔隙表面积。以上两方面共同作用，使声波在材料内部传播的过程更长，从而将更多的振动能转变为热能并被不断消耗，从而得到更佳的吸波效果。