[发明专利]一种杂化纳米纸/EP/CF吸波复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种杂化纳米纸/EP/GF吸波复合材料的制备方法，属于雷达或隐身吸波材料技术领域。包括如下步骤:羧基活化、纳米粒子改性及制备Fe₃O₄/GO杂化纳米纸和Fe₃O₄/GO杂化纳米纸/EP/GF复合材料。本发明采用溶剂蒸发自组装法制备Fe₃O₄/GO杂化纳米纸，利用先活化氧化石墨烯上的羧基后引入纳米粒子进行化学键合的方法，得到纳米粒子分布均匀且吸波性能大大提高的杂化纳米纸，采用环氧树脂(EP)辅助成膜进一步提高了吸波材料的操作工艺性和力学性能。

技术领域

本发明属于雷达或隐身吸波材料技术领域，涉及一种杂化纳米纸/EP/GF吸波复合材料的制备方法，包括用于碳纤维外贴吸波层的Fe₃O₄/GO杂化纳米纸的制备方法。

背景技术

随着雷达隐身及高性能吸波复合材料的发展，要求雷达吸波材料具有“轻、薄、宽、强”的特点，因此CNTs、石墨烯等纳米碳材料就成为吸波材料领域研究和应用的重点。但纳米碳材料属于电损耗型吸波材料，单独使用会出现阻抗失配的问题而导致吸波性能不佳。采用传统的方法将磁损耗型吸波材料(铁氧体、超细磁性金属粉等)与电损耗型吸波材料杂化后虽然可以表现出优异的吸波性能，满足吸波材料对于电磁参数的要求。这一结构的吸波剂在应用时存在较多问题，例如由此得到的吸波层厚度较大，纳米碳材料的加入使得涂层的粘度过大而不易操作，纳米碳材料在树脂基体中的分散性较差等，因此无法满足“轻、薄、宽、强”的要求。

近年来，纳米纸(carbon nanopaper或buckypaper)的研究方兴未艾。纳米纸是指由碳纳米管、石墨烯等靠分子间范德华力相互作用而形成的三维网状结构，其含义类似于薄膜，在制备过程中还可以向其中引入其它的有机或无机组份得到复合纳米纸结构。纳米纸厚度和面积可以随着制作工艺要求改变，且不存在制备涂层时在树脂基体中分散问题，因此可以更为有效地实现对吸波性能的调控。利用纳米纸作为吸波层制备吸波复合材料具有广阔的前景，有望实现对吸波复合材料“轻、薄、宽、强”的要求。同时在复合碳纳米纸的研究基础上，可以考虑将其与纤维材料相结合，实现由吸波剂向吸波材料的转变。因此这一研究具有重要的应用价值和理论意义。

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，本发明提出一种杂化纳米纸/EP/GF吸波复合材料的制备方法，采用溶剂蒸发自组装法制备Fe₃O₄/GO杂化纳米纸，利用先活化氧化石墨烯上的羧基后引入Fe₃O₄纳米粒子进行化学键合的方法，得到Fe₃O₄纳米粒子在GO上均匀分布，且吸波性能大大提高的杂化纳米纸，采用环氧树脂(EP)辅助成膜进一步提高了吸波材料的操作工艺性。

技术方案

一种Fe₃O₄/GO杂化纳米纸的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、氧化石墨烯羧基活化和纳米粒子改性：

氧化石墨烯羧基活化：将氧化石墨烯水溶液分散在去离子水中超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS搅拌混合得到羧基活化的氧化石墨烯溶液；

所述氧化石墨烯与去离子水的总体积为100ml；

所述氧化石墨烯水溶液与EDC、NHS的质量比为10:2～5:2～4；