[发明专利]吸波剂及其制备方法和吸波材料

说明书

本发明涉及一种吸波剂，所述吸波剂包括碳材料空心微球、连接在所述空心微球表面的多个碳纳米管和包覆于所述碳纳米管顶端的金属纳米粒子。本发明还涉及一种吸波剂的制备方法和一种吸波材料。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，特别是涉及一种吸波剂及其制备方法和吸波材料。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，人们在医疗保健、电子安全、国防安全等方面，对高强吸波材料需求紧迫，尤其是雷达、卫星等新型多频带、宽带、大功率电子器件，对新型吸波材料提出了更轻、更薄、更宽、更强的要求。

目前广泛使用的吸波材料主要有磁性材料、碳材料、陶瓷材料等。其中磁性材料的单点吸波能力较强，但是频带较窄，同时也存在磁性不稳定、易氧化、密度大、质量重等缺点。碳材料具有轻质，物理化学性质稳定的优点，但同时也存在吸波带宽窄等问题。将磁性材料与碳材料或者陶瓷材料复合制备新的杂化材料是目前制备新型吸波材料的常用手段，同时通过结构设计将材料纳米化，空心化提升内部界面，增加界面极化也是衰减电磁波的重要方法，但是目前所研发的核壳结构、空心结构、片层结构、管状结构的吸波材料，结构单一，界面极化有限，要进一步提升材料的吸波性能通常以增加材料厚度或增加填料含量为代价，在吸波性能上升的同时也会带来质量重，耗材多等缺点。

发明内容

基于此，有必要提供一种宽频带、低厚度、强吸收的吸波剂及其制备方法和吸波材料。

本发明提供一种吸波剂，所述吸波剂包括碳材料空心微球、连接在所述空心微球表面的多个碳纳米管和包覆于所述碳纳米管顶端的金属纳米粒子。

在其中一个实施例中，所述碳材料空心微球为无定型碳空心微球。

在其中一个实施例中，所述碳材料空心微球的粒径为350nm至400nm。

在其中一个实施例中，所述碳纳米管的长度为1μm至1.4μm，平均外径为35nm至40nm。

在其中一个实施例中，所述空心微球表面包括10至15个碳纳米管。

在其中一个实施例中，所述金属纳米粒子为零价铁、零价镍、零价钴纳米粒子中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述金属纳米粒子的平均粒径为8nm～10nm。

本发明还提供一种吸波剂的制备方法，包括以下步骤：

提供核壳结构复合微球，所述核壳结构复合微球包括内核和包裹在内核外表面的外壳，所述内核为不成碳有机聚合物微球核，所述外壳为成碳有机聚合物包覆层；

利用超临界CO₂负载技术在所述核壳结构复合微球壳表面负载催化剂前驱体；以及

在惰性气流下对负载有所述金属催化剂前驱体的核壳结构复合微球进行烧结，以使所述内核裂解生成气相碳质小分子并形成空腔及使所述外壳烧结成碳材料空心微球，所述金属催化剂前躯体被所述碳材料空心微球还原为金属纳米粒子，所述气相碳质小分子作为碳源在所述金属纳米粒子的催化作用下于所述空心微球表面形成碳纳米管。

在其中一个实施例中，所述不成碳有机聚合物为聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。

在其中一个实施例中，所述外壳的厚度为15nm至25nm。

在其中一个实施例中，所述成碳有机聚合物为聚多巴胺、葡萄糖聚合物或壳聚糖中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述催化剂前驱体为过渡金属硝酸盐。

在其中一个实施例中，所述催化剂前驱体和所述核壳结构复合微球的质量比为(3～4):1。

在其中一个实施例中，所述惰性气流为150cc/min～200cc/min的氮气、氩气或氦气，所述烧结温度为450℃～500℃。