[发明专利]一种碳化硅基纳米复合吸波材料制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种碳化硅基纳米复合吸波材料制备方法及其应用。所述吸波材料由碳化硅、碳、四氧化三铁组成，整体呈棕黑色粉末状，所述的碳化硅微观尺度下为纳米线状，碳包裹在碳化硅纳米线表面，纳米四氧化三铁颗粒附着在碳表层，三种材料形成分级结构。本发明的吸波材料在与石蜡混合均匀后，在占总质量40％的情况下，当匹配厚度为2.62mm时，于2‑18GHz频率范围内，反射损失低于‑10dB的频率带宽可达6.88GHz；当匹配厚度为3.10mm时，最低反射损耗出现在11.2GHz时，此时反射损失为‑63.71dB。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料制备及应用技术领域，具体为一种碳化硅基纳米复合吸波材料制备方法及其应用。

背景技术

目前吸波材料逐渐向(层)薄、(质)轻、(频)宽、(吸波性能)强的方面发展。碳化硅材料及其复合材料是吸波领域的研究热点。纯碳化硅(SiC) 在轻质、薄、宽频吸收方面容易实现，但仅依靠其主要的介电损耗难以满足阻抗匹配的要求，从而导致电磁吸收性能不佳。虽然可以通过其与具有磁损耗的金属氧化物复合一定程度提高其吸波性能，但由于SiC表面惰性很强，容易导致复合均匀性效果较差，且制备过程相对较复杂，得到的复合材料往往存在反射损耗低、频带窄、添加量高等问题，从而限制了碳化硅基吸波材料的应用。

碳质材料具有密度小、导电性能可调，近年来在吸波材料领域中受到广泛重视。碳材料表面含有的丰富羟基、羧基等官能团，对表面修饰生长磁性金属氧化物十分有利。在碳化硅材料表面原位生成一薄碳层，一方面可以明显改善材料的介电性质，并降低碳化硅基复合材料的添加量；另一方面可以为碳化硅表生长磁性金属氧化物带来便利。因此，将碳化硅、碳、磁性金属氧化物结合制备分级结构纳米复合吸波材料具有性能可调、均匀性好、制备容易等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅基纳米复合吸波材料制备方法及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳化硅基纳米复合吸波材料，所述吸波材料由碳化硅、碳、四氧化三铁组成，整体呈棕黑色粉末状，所述的碳化硅微观尺度下为纳米线状，碳包裹在碳化硅纳米线表面，纳米四氧化三铁颗粒附着在碳表层，三种材料形成明确的分级结构。

优选的，其制备方法包括以下步骤：

步骤1：特殊气体原位生碳热处理：将碳化硅纳米线置于气氛管式炉中，抽真空排除管路中的空气；通氮气并以10℃/min的升温速度加热至 800-900℃，然后切换氮气为氯气-氮气混合气，其中氯气体积含量为5vol.％，保温1h；保温结束后，关闭混合气，切换回氮气，随炉冷却，之后用大量去离子水、无水乙醇泡洗反应产物，然后置于50℃温度真空干燥箱中真空烘干；

步骤2：浸渍含铁离子溶液：将步骤1形成的材料取40mg置于30ml去离子水溶液中，超声分散10s后进行磁力搅拌10min；取0.5-4mmol的FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O分别溶于去离子水中，然后依次加入至上述溶液中，每次加入后均搅拌10min；

步骤3：水热生长并提纯：取一定量的浓氨水逐滴加入上述混合溶液，调节pH值至9-10，并继续搅拌10min，之后将溶液转移至聚四氟乙烯衬里的高压釜中，在140-200℃下反应12h后自然降至室温，得到产物。

优选的，所述步骤3中，将所得产物用去离子水和无水乙醇各抽滤泡洗三次，然后置于50℃的真空烘箱中干燥12h后取出。

优选的，所述步骤1中，碳化硅纳米线型号是XFJ54。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：