[发明专利]一种基于粉煤灰的微波吸收材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于粉煤灰的新型微波吸收材料制备方法，属于微波吸收材料技术领域。解决方案为：首先，将粉煤灰进行筛选，添加可溶性淀粉并通过爱力许强力混合机合成粉煤灰陶瓷生料球，接着将生料球进行筛分及烘干后置于溶有金属离子Co²⁺的前驱体溶液中，然后利用液相合成法将前驱体溶液引入其中，最终经碳热还原获得负载金属单质Co的陶瓷复合微波吸收材料。本发明提供的一种基于粉煤灰的新型微波吸收材料制备方法，其原料粉煤灰为固体废弃物，其来源广泛、成本低廉，适合于规模化生产应用；而粉煤灰比表面积较大，具有较高的吸附活性，是一种理想的载体材料。本发明方法制备的陶瓷复合吸波材料有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于微波吸收材料的技术领域，具体涉及的是一种基于粉煤灰的微波吸收材料的制备方法。

背景技术

粉煤灰主要是火力发电厂和大型工矿企业燃煤后排放的细粉状固体废弃物，大量排放的粉煤灰不仅占用土地资源，而且对大气、土壤和水体造成了严重的污染，随着我国电力事业的快速发展，粉煤灰的排放量持续增加。目前，我国粉煤灰的排放量占全球总排量的近1/5，但是其平均利用率相对偏低。因此，如何解决粉煤灰综合利用供大于求的矛盾，实现固废粉煤灰回收再利用，不仅关系到全国煤炭产业、电力产业及其相关工业的可持续发展，而且对保护土地资源、消除环境污染、实现经济、社会的可持续发展具有重要意义。

随着现代科学技术尤其是电子工业技术的高速发展，不同频率的电磁辐射充斥着人们的生活空间，破坏了人类良好的生态环境，造成了严重的电磁污染，因此，研究和开发能够解决电磁辐射污染的吸波材料已经成为人们关注的焦点。另外，为适应现代高技术、立体化战争的需要，隐身材料的研究已受到世界各军事大国的高度重视。伴随隐身技术对吸波材料性能要求的提高，研制和开发高性能吸波材料已经成为研究的重点。吸波材料的高性能化体现在“薄、轻、宽、强”的设计思路之中。换言之，在保证吸收强度的前提下，微波吸收材料正在朝着吸波涂层厚度薄、质量轻，吸波频带宽，工艺简单及低成本的方向发展。

如果将粉煤灰开发利用制备新型微波吸收材料，不仅解决了粉煤灰大量排放、堆积造成的各类污染问题，而且可以达到以废治污的效果。近年来，利用粉煤灰制备吸波材料的相关研究也有不少，例如：

Kim等利用化学镀对空心微球表面进行改性，获得厚度为2 µm的Co-Fe合金包覆层的空心微球，具有较好的电磁波吸收性能，当吸波涂层在1.5 mm时，该吸波材料在X波段（8-12GHz）的微波反射损耗可达–20 dB。（参见文献：JMagnMagn Mater, 2004, 271, 39–45.）

Fu等通过共沉淀法在空心微球表面进行磁化改性，将粒径在10nm左右的CoFe₂O₄磁性粒子均匀沉积在空心微球表面，结果表明，改性后的空心微球具有较好的吸波性能。（参见文献：JMagnMagn Mater, 2007, 316, 54–58.）

Li等采用溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备得到具有核壳结构的钡铁氧体/粉煤灰空心微珠复合材料，这种兼具电磁特性的复合吸波材料在涂层厚度为3mm时的最低反射损耗值为–15.4dB。（参见文献：Adv Powder Technol, 2013, 24, 288–294.）

Mishra等将膨胀石墨烯和纳米γ-Fe₂O₃颗粒一起加入粉煤灰基质中，制备得到具有电磁屏蔽性能的膨胀石墨烯/γ-Fe₂O₃/粉煤灰复合材料。（参见文献：J Alloy Compd, 2013,557, 244–251.）

Bora等采用化学沉淀和热还原方法将NiO涂覆在粉煤灰空心微珠上制备得到聚乙烯丁醛-NiO-粉煤灰空心微珠复合吸波材料，当涂层厚度为2.5mm时，复合材料在X波段及Ku波段的最低反射损耗值分别为–17dB及–47.5dB。（参见文献：Compos Part B-Eng, 2018, 134,151–163.）