[发明专利]一种Fe-SiC/C复合纳米吸波纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Fe‑SiC/C复合纳米吸波纤维及其制备方法，将聚碳硅烷和乙酰丙酮铁溶解于四氢呋喃中得到溶液A；将聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合得到溶液B；将溶液A和溶液B分别进行磁力搅拌至溶质充分溶解呈均一的溶液A和溶液B；将均一的溶液A在磁力搅拌作用下加入均一的溶液B中，使得两种溶液充分混合成稳定的纺丝前驱体；使用得到的纺丝前驱体进行纺丝；收集前驱体纤维，经烘干和预氧化处理后获得预氧化纤维；对预氧化纤维进行烧结处理得到Fe‑SiC/C复合纤维。本发明工艺简单，制备的纤维形貌及长度均匀，晶粒均匀的分布于纤维内，被无定形碳包覆，并表现出优异的吸波性能。

技术领域

本发明属于吸波材料制备技术领域，具体涉及一种Fe-SiC/C复合纳米吸波纤维的制备方法。

背景技术

随着无线通讯和无线电路技术的快速发展，局域网、Wi-Fi、5G、移动电话和卫星广播系统已经在全球范围内广泛使用，同时也不可避免地带来了一系列的电磁污染。电磁屏蔽材料能够在一定程度上起到防护作用，但同时也伴随着二次污染的产生。不同的是，吸波材料可以有效吸收或减弱入射电磁波，将电磁能转换为内能或其他形式能量进行损耗，从根本上避免了电磁波危害。根据损耗机理，可将吸波材料分为电损耗和磁损耗型两大类，其中电损耗型材料典型的有碳基材料、导电聚合物、ZnO、SiC等；磁损耗型有铁氧体、羰基铁、超细金属粉等。

碳化硅作为宽带隙半导体材料，由于其可调的电导率可提供阻抗，是理想的电磁波吸收体。一维(1D)的SiC陶瓷由于具有高强度和模量、低密度、优异的抗氧化性、化学稳定性以及良好的介电和电磁性能而备受关注。特别是1D碳化硅纳米线作为吸波材料时，相比于块体和颗粒，可以更好的构建内部导电网络，以提高材料的电导损耗。然而，仍然存在一些应用限制:首先，纯碳化硅相表现出比碳和铁磁吸收材料更低的介电常数，并且通常引入缺陷来增加碳化硅的介电常数，以接近用于电磁吸收的适当阻抗匹配；目前的1D碳化硅材料只能在高频带显示有效衰减(RL20dB)，缺乏合适的1D碳化硅材料来覆盖相对较低的频带，如L带(1～2GHz)、S带(2～4GHz)和C带(4～8GHz)，这些频带广泛用于无线设备、移动电话和雷达系统。因此，迫切需要开发低频段高效的1D碳化硅吸波材料。另一方面，引入磁性元素(如铁、钴、镍等)。)已经被证明是改善1D碳化硅材料的电磁衰减性能的有效方法。Fe作为过渡金属，具有其特殊的优异性能，将其引入SiC进行掺杂改性，优化其介电常数和阻抗匹配，期望获得结晶度和吸波性能良好的材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种Fe-SiC/C复合纳米吸波纤维的制备方法，制备条件不苛刻，操作简单，主要采用简单的静电纺丝法和高温烧结，以获得晶型和损耗性能良好的Fe-SiC/C纳米吸波材料，并且其介电常数大小可控。

本发明采用以下技术方案：

一种Fe-SiC/C复合纳米吸波纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚碳硅烷和乙酰丙酮铁溶解于四氢呋喃中得到溶液A；将聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇混合得到溶液B；

S2、将步骤S1制备的溶液A和溶液B分别进行磁力搅拌至溶质充分溶解呈均一的溶液A和溶液B；

S3、将步骤S2搅拌后所得均一的溶液A在磁力搅拌作用下加入步骤S2搅拌后所得均一的溶液B中，使得两种溶液充分混合成稳定的纺丝前驱体；

S4、使用步骤S3得到的纺丝前驱体进行纺丝；

S5、收集步骤S4纺丝得到的前驱体纤维，经烘干和预氧化处理后获得预氧化纤维；

S6、对步骤S5获得的预氧化纤维进行烧结处理得到Fe-SiC/C复合纤维。

具体的，步骤S1中，聚碳硅烷：乙酰丙酮铁：四氢呋喃的质量比为(0.5～1.0)：(0.1～0.4)：(3.55～8.88)。