[发明专利]一种制备多孔碳包覆空心钴镍合金复合吸波材料的方法

说明书

本发明一种制备多孔碳包覆空心钴镍合金复合吸波材料的方法以六水氯化钴、六水氯化镍为起始原料，先制得空心钴镍合金，并以空心CoNi合金为核心，在其表面通过间苯二酚和甲醛的原位聚合，形成酚醛树脂外壳，再经热解转化为多孔碳包覆空心钴镍合金复合吸波材料。本发明多孔碳包覆空心钴镍合金复合吸波材料具有相对密度小，抗氧化性、耐酸碱性强，以及优异的微波吸收性能等，且生产工艺简单，生产成本低，具有很强的实用价值，适合工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种制备多孔碳包覆空心钴镍合金复合吸波材料的方法，具体属于吸波材料解释领域。

背景技术

由于电子技术的快速发展，电磁波干扰问题在我们的日常生活中普遍存在，不仅会对人类的健康造成严重威胁，而且会影响精确电子仪器的运行。此外，军事装备吸收雷达波以达到隐身目的具有重要意义。因此，开发具有“强、宽、薄、轻”优点的先进微波吸收材料是至关重要的。

由于高饱和磁化强度和GHz范围内的高Snoek极限，铁、钴、镍等金属软磁材料及其合金颗粒比其他非磁性金属材料具有更理想的电磁波吸收能力。CoNi合金具有较强的磁损耗、较低的成本、灵活的结构设计和简单的合成路线，作为一种微波吸收剂引起了人们的广泛兴趣。然而，单组分CoNi合金存在易氧化、密度大和单一的电磁波衰减机制等缺点，制约了其实际应用。在碳材料中组装合金不仅可以提供高的介电损耗和轻质性能，而且可以在一定程度上限制合金的氧化行为。酚醛树脂越来越多地被用作生产各种碳材料的前体，这主要是由于其成本低，碳产率高达55％～75％。在高温碳化过程中，酚醛树脂中的大量官能团会逃逸，在酚醛树脂衍生的碳基体中形成许多有利于电磁波耗散的孔。另外，空心和核壳结构因其优异的结构特性备受人们关注，空心结构不仅有利于材料的阻抗匹配和轻量化，而且可以增强入射电磁波的多重反射和散射，核壳结构不仅可以提供丰富的界面极化，而且可以结合核心和外壳的多重损耗机制，以达到较好的电磁波吸收效果。贾治勇等采用化学镀法制备钴镍合金包覆空心玻璃微珠轻质复合粉体。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等结果表明，空心玻璃微珠表面形成连续致密的钴镍合金包覆层，当频率为16.8GHz，厚度为20mm时，样品的最大反射损耗为-25.22dB(贾治勇，王群，周美玲，田英良.Ni-Co合金包覆空心微珠及其吸波性能(英文)[J].功能材料，2006(01)：143-145+149.)。相比于单纯钴镍合金，改进之后的吸波材料的微波吸收性能有所提高，但是将合金镀在微珠表面，使得钴镍合金直接暴露在空气中，易于被氧化和腐蚀，且电镀成本高，不利于实际应用。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种制备多孔碳包覆空心钴镍合金复合吸波材料，解决现有合金类微波吸收材料易氧化、高密度、单一的电磁波衰减机制、制备方法复杂、设备要求高和成本高等的问题。

本发明一种制备多孔碳包覆空心钴镍合金复合吸波材料的方法包括以下步骤：

步骤1：室温搅拌下，将六水氯化钴、六水氯化镍和聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，然后加入质量浓度为50％～80％的水合肼，其后转移到高压釜中，在170～190℃下保温5～7h；产物经过滤后分别用去离子水和无水乙醇洗涤三次，并在50～70℃下真空干燥，得到空心钴镍合金；

所述的六水氯化钴和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.4～0.5∶1，六水氯化镍和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.4～0.5∶1，乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的mL/g比为30～40∶1，50％～80％的水合肼和聚乙烯吡咯烷酮的mL/g比为4～8∶1；

步骤2：在超声波震荡下，将空心钴镍合金分散在去离子水、乙醇和质量浓度为25％的氨水的混合溶液中，随后再加入间苯二酚和质量浓度为37％的甲醛，搅拌反应22～26h；用磁铁收集产物，并用水和乙醇洗涤三次，然后在50～70℃下真空干燥，得到酚醛树脂包覆空心钴镍合金；