[发明专利]一种针对低频电磁波吸收的吸波泡沫的制备方法

说明书

本发明涉及吸波材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种针对低频电磁波吸收的吸波泡沫的制备方法，通过浸渍工艺将聚氨酯软质泡沫与得到还原氧化石墨烯/羰基铁泡沫或羟基化碳纳米管/羰基铁泡沫浆料复合，进一步热还原得到上层匹配吸收层；通过浸渍工艺将聚氨酯软质泡沫与碳纳米管水性浆料或低缺陷石墨烯复合，得到下层反射吸收层，贴合后形成最终的吸波泡沫，研究工艺参数对吸波泡沫结构和性能的影响。在保持吸波泡沫厚度薄，宽频吸收的前提下，重点解决吸波泡沫在L波段（1~2 GHz）吸收性能不高的问题。

技术领域

本发明涉及吸波材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种针对低频电磁波吸收的吸波泡沫的制备方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，人们对生活便利化、信息化和智能化的需求越来越多，极大地推动了电子通信技术、计算机技术和雷达技术的发展。随之而来的，是电磁安全及电磁辐射污染等诸多问题。特别是在计算机、雷达通信等领域，外界电磁辐射的影响、设备间电磁干扰以及设备内部各电子器件间的干扰，严重影响了信号的正常传递和设备的常态运行。因此，消除杂波，改善电子设备电磁兼容成为当前人们研究讨论的热点。

通过吸波材料吸收和衰减有害电磁辐射，是保护电子设备，改善设备电磁兼容性能的有效途径之一。在众多吸波材料中，吸波泡沫材料因其重量轻、吸收频段宽、吸波效果好成为目前一类备受青睐的吸波材料，被广泛用于微波暗室、天线罩、天线支架、雷达舱等部位杂波干扰的消除。传统吸波泡沫材料通常用炭黑作为吸收剂，采用浸渍或原位发泡工艺填充进入泡沫基体。但单独采用炭黑作为吸收剂制备的吸波泡沫在低频区域吸收效果较差，往往需要把泡沫厚度增加方能满足要求。这限制了吸波泡沫在电子设备、雷达设备等狭小空间处的应用。除了炭黑，另一种常用的低频吸收剂是羰基铁粉。羰基铁粉属磁性金属颗粒粉体，具备优异的低频吸波性能，但其自身吸收频段较窄且重量重，不利于在宽频轻质吸收材料中应用。

纳米材料，特别是碳纳米材料如石墨烯、碳纳米管等在电磁防护领域显示出诸多独特的优势，是很好的宽频吸波剂。在碳系材料家族中，石墨烯介电常数高，密度小，具备良好的化学稳定性和热稳定性。是极具应用前景的高效吸收剂。碳纳米管导电性能优异，具备较高的电损耗正切角。高比表面积的碳纳米管所形成的大量晶格缺陷及表面悬挂键促进了界面极化和多重散射，可以有效衰减入射电磁波能量。此外，碳纳米管作为一维纳米材料，粒子尺度远小于雷达及红外波长，因而较传统吸波材料的吸波性能更好。然而单纯石墨烯的电磁波损耗机制相对单一且自身高导电性导致与入射空间阻抗匹配性较差，造成对电磁波反射增加。报道称，单纯石墨烯反射率（RL）最低值仅-7 dB。然而，单一组分的碳纳米材料作为吸收剂制备吸波泡沫仍然有其局限性，特别是对于低频的吸收仍不能满足现有需求。

羰基铁是传统的磁性吸波剂之一，但密度高，吸收频带窄。此外，羰基铁多为微米级的球状结构，大量填充于泡沫中反而阻塞孔道，不利于电磁波的衰减。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种针对低频电磁波吸收的吸波泡沫的制备方法，在保持吸波泡沫厚度薄，宽频吸收的前提下，重点解决吸波泡沫在低频区域吸收性能不高的问题。

一种针对低频电磁波吸收的吸波泡沫的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯粉体、羰基铁粉、水性聚氨酯乳液混合均匀，得到吸波浆料A；

S2、将第一软质聚氨酯泡沫在S1中吸波浆料A中充分浸渍后，进行热还原；

S3、反应完成后，将S2中热还原后泡沫用去离子水充分淋洗，再经干燥得到匹配吸收层吸波泡沫；

S4、将多壁碳纳米管粉体、去离子水、表面活性剂、水性聚氨酯乳液混合均匀，得到吸波浆料B；

S5、将第二软质聚氨酯泡沫在吸波浆料B中充分浸渍后，干燥得反射吸收层吸波泡沫；

S6、将吸收层吸波泡沫与反射吸收层吸波泡沫紧密贴合后制备得到吸波泡沫。