[发明专利]一种应用于5G毫米波段的柔性复合吸波材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于5G毫米波段的柔性复合吸波材料及其制备方法。按重量份数计，其原料的组成为：橡胶100份；钡铁氧体磁粉120～150份；氧化石墨6～25份；不饱和羧酸盐5～10份；水合肼4～40份；硫化剂1～3.5份。本发明制备的复合吸波材料兼具优异的电、磁双损耗特性，仅2mm的单层复合材料就能在26.5‑40GHz波段取得高达‑40dB的吸收损耗；本发明不饱和羧酸盐的增容作用使复合吸波材料拥有优异的力学性能，当添加10份不饱和羧酸盐时，复合材料拉伸强度最大可至9.09MPa。

技术领域

本发明涉及电磁吸波材料技术领域，具体涉及一种应用于5G毫米波段的柔性复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

电磁波在电子设备和通讯领域的广泛应用为人们提供了很多的生活便利，然而，随之产生的电磁污染也会严重影响到人类的身体健康以及电子设备的正常使用。随着第五代移动通讯技术(5G)的到来，24GHz以上的毫米波频段被视为潜在的应用频段。通信领域主频段的变化必然会引发相关设备材料的更新，如应用于各种通讯基站、天线测试设备和电子终端的材料。另外，毫米波段的应用也将促使各种电子元件趋于小型化。相关设备材料的更新必将对能应用于5G毫米波段的吸波材料提出较大需求，所以该频段内的吸波材料研究在现阶段显得尤为重要。

在过去的几十年中，有部分研究学者对吸波材料进行了详细的探索。然而，由于常用的雷达波频率是2GHz-18GHz，已有的吸波材料研究大多都集中在该频段。目前，对于24GHz以上毫米波段吸波材料的研究还相对较少，且主要是以铁氧体为主的涂覆型吸波材料。现有的20GHz-70GHz毫米波段吸波材料主要通过两种途径实现有效吸收，一种是通过混合三种及以上的吸波剂制备复合材料，这种材料中的原料种类多，制备工艺复杂，复合材料的密度较大，应用领域受限；另一种是构建具有多层结构的吸波材料，这种方式虽然能有效提升材料的反射损耗，但设计繁琐，且容易出现剥离和脱落的问题，难以进行工业化生产；

中国发明专利CN103740233公开了一种毫米波涂层材料。该材料由复合吸收剂、树脂和固化剂组成，其中复合吸收剂包含不同比例的碳纳米管，纳米氧化锡锑和钡铁氧体。该材料拥有较优的电磁阻抗匹配特性和电磁损耗特性，在单层结构的条件下就能最大限度地衰减电磁波，在26.5～40GHz的频段内最大反射损耗能达到-20.1dB，有效频宽能达到16.5GHz。该发明的优点在于有效频宽较宽，但其最大损耗值较小，最大吸收效率为99％，不能有效地应用于更高吸收效率要求的领域，如信息保护，微波暗室等，并且吸收剂种类多，涉及球磨，滚磨以及固化等多个过程，工艺复杂。

中国发明专利申请CN1075972A公开了一种吸收毫米波段电磁波的吸波涂料。该涂料由碳化硅、炭黑和粘合剂等混合构成，并分层采用配方配制再涂覆于载体上。该发明中将复合吸收剂分8层涂覆于载体而得到性能较为优异的毫米波复合吸波材料，该材料在26.5-40GHz能够取得最大的反射损耗-18.5dB，有效频宽覆盖整个频段。尽管该发明能在26.5～40GHz的全频段取得有效吸收，但其填料本征的电损耗和磁损耗较差，导致填料添加量大，且电磁波性能不够优异(最大吸收损耗为-18.5dB，吸收效率低于99％)，且材料多达八层，工艺太过复杂，不适用于目前绝大多数的工业生产。

目前关于单层结构毫米波吸收材料的研究还较少，原材料配比和制备工艺都较为复杂，且反射损耗不高。

发明内容

针对毫米波吸波材料现有问题，本发明提供一种以橡胶为基体的单层柔性毫米波复合吸波材料及制备方法，该材料仅通过碳材料和钡铁氧体两种吸收剂的复合就实现了电损耗和磁损耗的协同作用，并在26.5-40GHz毫米波段取得了-48dB的最大反射损耗；整个材料的制备方法简单，成本低廉，便于工业化生产。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现：