[发明专利]一种多孔纤维状碳/磁电磁波吸收材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔纤维状碳/磁电磁波吸收材料及其制备方法，该电磁波吸收材料以活性炭纤维为基底，所述纤维表面存在有孔隙，在纤维表面及内部负载有磁损耗材料Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;。其制备方法先制备大孔隙的活性炭纤维，并以此作为基材，通过原位杂化、电镀或磁控溅射等方式在纤维表面及内部负载四氧化三铁。本发明的多孔纤维状碳/磁电磁波吸收材料可以明显的改善材料的电磁波吸收性能，可以与树脂、面料等复合制备有效的电磁波防护复合材料，具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收体，具体涉及一种多孔纤维状碳/磁电磁波吸收材料及其制备方法。

背景技术

随着电子、电气技术的迅速发展，电磁能利用范围不断扩大，随之而来的就是电磁辐射污染。电磁污染问题已成为继废水、废气、固体废弃物和噪音之后的第5大公害，有关报道表明本世纪电磁污染将取代噪声污染而成为首屈一指的物理污染。目前，利用电磁波吸收材料来减弱或消除电磁波污染是一种有效的方法。

与传统的铁氧体、羰基铁以及磁性电磁波吸收材料相比，碳基电磁波吸收材料具有重量轻、频率范围可调、与基体的有机/无机相界面相容性好的优点。石墨粉、炭黑、碳纳米管、短切碳纤维和活性碳纤维作为碳基电磁波防护功能填料均已有研究报道。活性炭纤维具有大的表面积，这是不可忽视的因素，由于表面极性基团的大量存在，使得电磁波吸收材料表面发生多次的极化效应，进而因弛豫效应产生吸收衰减。作为多孔纤维材料代表的活性炭纤维决定其吸波特性的主要因素是电阻，但是其电导率较高，容易反射电磁波，影响吸收效率。同时，活性炭纤维等炭材料磁导率极低，因此对磁信号几乎不产生作用，不易实现宽频吸收。为此，许多研究者在碳材料上负载磁性粒子，包括石墨粉镀镍、碳纳米管镀镍、以及负载纳米铁氧体粒子等方式来提高材料的电磁波吸收性能。

专利申请CN1512835A、CN101886214A和CN109937618A主要是以磁损耗的铁氧体电磁波吸收粉末为主要吸收材料，然后通过压片或者与树脂复合制备片状材料，但其存在着质量重、板材不易折叠等问题，同时电磁波损耗也是单一的磁损耗为主。

专利申请CN107072128A、CN104831421A是制备以介电损耗碳材料为主的吸波材料，并没有磁损耗材料，造成了损耗机制单一的缺陷。

专利申请CN111548601A是将金属盐混合到聚丙烯腈溶液中，然后利用静电纺丝技术和碳化工艺进行电磁波吸收材料的制备，虽然该专利申请结合了介电损耗和磁损耗机制，但是其在材料结构方面和制备工艺简化上还存在着一定的缺陷。

发明内容

针对现有技术中多采用单一的羰基铁、四氧化三铁、炭黑、石墨烯等铁氧体和纯碳材料作为电磁波吸收材料，导致产品质量重、成型困难、电磁波损耗机制单一等问题。本发明提供了一种多孔纤维状碳/磁电磁波吸收材料及其制备方法，先制备大孔隙的活性炭纤维，并以此作为基材，在纤维表面及内部负载四氧化三铁，可以明显的改善材料的电磁波吸收性能，可以与树脂、面料等复合制备有效的电磁波防护复合材料，具有非常广阔的应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多孔纤维状碳/磁电磁波吸收材料，包括活性炭纤维，所述纤维表面存在有孔隙，在所述纤维表面及内部负载有磁损耗材料Fe₃O₄。

一种多孔纤维状碳/磁电磁波吸收材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将聚丙烯腈基预氧丝毡用去离子水洗净、烘干，然后采用常温等离子处理，制备材料S1；

步骤2)将S1浸泡在磷酸溶液中，将浸泡后的S1烘干，制备成S2；

步骤3)在氮气的保护下，将S2活化，随后用去离子水洗净烘干备用，制备S3；

步骤4)进一步将S3进行扩孔，向S3通入水蒸气进行活化，制备试样S4；