[发明专利]一种核壳结构型吸波材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种核壳结构型吸波材料及其制备方法，所述吸波材料具有以二维过渡金属‑硫族元素化合物纳米片为核，以空心碳球为壳的核壳结构。所述制备方法包括：将空心碳球溶于溶剂中，依次加入过渡金属源和硫族元素源搅拌溶解后进行溶剂热反应，再经过后处理得到所述吸波材料。本发明还公开了所述吸波材料在军、民用高频电磁兼容与防护领域中的应用。本发明所述的核壳结构吸波材料的密度为0.3～1.5kg/cm³，在2～40GHz频率范围内可有效提高材料的最大反射损耗值与有效带宽，是一种可以满足民用高频电子器件以及军用飞艇、炮弹等武器装备的电磁兼容与防护材料。

技术领域

本发明涉及吸波材料领域，特别是涉及一种核壳结构型吸波材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着信息技术的快速发展，与环境安全、信息安全以及国防建设密切相关的吸波材料正逐步成为科研热点，覆盖金属材料、无机非金属材料、高分子材料及复合材料的各种新型电磁吸波材料不断涌现。

其中，由于优异的轻质与良好的机械性能，碳材料自上世纪四十年代以来就在微波吸收领域得到了极大的研究与应用。然而，由于其本身高电导而导致的阻抗失配问题一直在困扰着广大科研工作者，长久以来都没有得到很好的解决。以二硫化钼(MoS₂)与二硫化钨(WS₂)等作为典型代表的层状过渡金属硫化物(TMDs)由于在比表面积和电性能方面具有的独特优势，近些年来在储能、催化以及润滑等领域均得到了广泛研究。

近些年来，TMDs在介电吸波领域也逐渐引人瞩目。以MoS₂为代表，发明人于2015年首次考察并报道了通过剥离方法制备MoS₂纳米片的介电吸波性能，并与其块体材料做了直观对比(Ning et.al.Two-dimensional nanosheets of MoS₂:a promising materialwith high dielectric properties and microwave absorption performance,Nanoscale,2015,7,15734-15740)。实验结果显示：MoS₂纳米片的介电常数是其块体材料的两倍，这主要归结于MoS₂纳米片制备过程中比表面积与金属导电相的增加，以及Mo、S空位缺陷偶极子的引入。当MoS₂纳米片作为微波吸收剂时，其最大反射率损耗为-38.4dB，有效吸收带宽为4.1GHz，均明显优于MoS₂块体材料。然而，MoS₂纳米片作为微波吸收剂时填充浓度较高，进而导致其涂覆密度较大，这限制了其在微波吸收领域的进一步发展。基于此工作，很多课题组报道了MoS₂纳米片/羰基铁、WS₂纳米片/Fe₃O₄、MoS₂纳米片/CdS以及MoS₂纳米片/rGo等吸波材料体系，并取得了一定的吸波效果。

如公开号为CN107286907A的专利申请公开了一种核壳结构型二硫化钼/羰基铁复合微波吸收剂，该吸波材料是以羰基铁为核，二硫化钼纳米粉体包覆于羰基铁外形成核壳结构，在匹配厚度为1.9～3.3mm时，2～18GHz频率范围内最大反射率为-46dB～-59dB，有效吸收带宽为1.71GHz，但是由于羰基铁本身密度较大(7.8g/cm³)，导致由其制得的吸波材料密度较大。另外，公开号为CN105883921A的专利申请公开了一种具有宽频强吸波能力的3D型二硫化钼纳米微球吸波材料，该吸波材料在18～26.5GHz以及26.5～40GHz频段内的最大反射率为-46.8dB和-33.2dB，但其匹配厚度却分别高达7.5mm和8mm。

由此可知，目前复合吸波材料体系仍普遍存在吸波剂分布不均匀、阻抗匹配不佳、涂覆厚度大等难题，未能真正实现吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求。

发明内容