[发明专利]一种吸收环境中太赫兹波的材料的制备方法

说明书

本发明提供一种吸收环境中太赫兹波的材料的制备方法，主要先制备高纯六方氮化硼粉料，再热压合成六方氮化硼靶材，采用射频磁控溅射法沉积表面平整度高、结晶性良好、以层状模式生长的连续大面积的高纯六方氮化硼薄膜，然后再采用微波等离子增强化学气相沉积系统装置，在高纯六方氮化硼薄膜沉积预定厚度的致密石墨烯薄膜，最终获得一种石墨烯和六方氮化硼薄膜层间紧密结合的高纯六方氮化硼薄膜/石墨烯复合材料。相比其他制备方法，本发明制备的高纯六方氮化硼薄膜/石墨烯复合材料具有优异的膜层微观形貌和更高的吸收太赫兹波效率。此外，采用射频磁控溅射法沉积高纯六方氮化硼薄膜，其操作简单、可大量制备、沉积膜层的可控性强，降低了材料成本。

技术领域

本本发明属于材料技术领域，具体涉及一种吸收环境中太赫兹波的材料的制备方法。

背景技术

太赫兹辐射是由位于红外线和微波之间高频波组成，它们是由许多电子设备生产的，几乎涵盖了可发出Wi-Fi信号的任何设备。2004年美国政府将太赫兹波科技评为“改变未来世界的十大技术”之四，而日本于2005年1月8日更是将太赫兹波技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。但现有的科技手段很难充分利用这座“能量金矿”，而麻省理工大学的新方案似乎找到了新的突破口。不过目前该技术依然停留在蓝图阶段，还没有实际的生产应用。而若我们能将这种能量转换成可用于日常生活的能源，那将有助于解决我们目前面临的能源挑战。

目前，有相关团队研发了名为太赫兹整流器的原型设备。它由一个小正方形的石墨烯层和一层氮化硼组成(即组成石墨烯/氮化硼复合材料)，两侧伸出天线。该天线收集来自周围空气的太赫兹辐射增强辐射强度并将其传递到石墨烯上，使石墨烯中的电子产生定向流动从而产生直流电。虽然，目前该石墨烯/氮化硼复合材料可能只会产生少量电能，但也足以为小型设备供电或辅助用于电池电量的补给。目前，石墨烯/氮化硼复合材料的制备难度大，价格昂贵，很难获得较为广泛的应用和研究。此外，石墨烯和氮化硼的纯度、两层结合紧密度、层厚度均匀性、膜层致密度等特征，也是影响其吸收太赫兹波的重要指标。

因此，如果能够实现石墨烯/氮化硼复合材料的低成本、高纯度、高层间结合紧密度、高膜层均匀度的制备，将非常有利于促进石墨烯/氮化硼复合材料的进一步研究和应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种吸收环境中太赫兹波的材料的制备方法，可以实现石墨烯/氮化硼复合材料的低成本、高纯度、高层间结合紧密度、高膜层均匀度的制备，降低石墨烯/氮化硼复合材料的成本，提高其吸收太赫兹波的性能。

本发明的采用如下技术方案：

一种吸收环境中太赫兹波的材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1:制备高纯度六方氮化硼

将三聚氰胺、硼酸按照1:1.8-2.3的摩尔比混合，在200-300℃烧结8-15h，得到六方氮化硼前驱体，经粉碎处理，再于惰性气氛下加热到1600-1800℃反应8-15h；待冷却至室温，用水洗抽滤、干燥得到高纯六方氮化硼粉体；

S2:制备高纯六方氮化硼靶材

将上述高纯六方氮化硼粉体过300目筛网，在模具内壁和底面垫上离型纸，将粉体装填到模具内先预压成型素坯，然后将素坯连通模具放入氩气保护的管式炉中，在温度1600-1800℃，压力20-30Mpa条件下，保温保压15-45min；待降至室温，打开管式炉取出模具，将烧好坯体从模具中取出，去掉离型纸，制得高纯六方氮化硼靶材；

S3:制备高纯六方氮化硼薄膜

将S2制备的高纯六方氮化硼作为溅射靶，采用经预先清洗的单晶Si作为衬底置于溅射室，利用射频磁控溅射法制备高纯六方氮化硼薄膜；