[发明专利]一种碳微米笼封装碳纳米管吸波材料的制备方法

说明书

一种碳微米笼封装碳纳米管吸波材料的制备方法，本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种碳微米笼封装碳纳米管吸波材料的制备方法。本发明要解决现有方法制备的碳纳米管基复合材料易团聚及阻抗不匹配的技术问题。方法：本发明在ZIF‑67@二氧化硅立方体的外表面包覆酚醛树脂，通过碳化和刻蚀，得到了碳纳米笼封装碳纳米管复合材料。本方法得到的碳纳米管基复合材料除具有良好的化学均一性外，由于碳纳米管被碳微米笼封装起来有效抑制了碳纳米管表面的趋肤电流，从而显著改善了阻抗匹配。本发明制备的材料用于制作轻质高效的电磁波吸收涂层。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种碳微米笼封装碳纳米管吸波材料的制备方法。

背景技术

科学技术的进步推动了电子、电气设备以及无线电通信的高速发展，这些设备的普及给人类生产生活带来了极大的便利，但与此同时，随之而来日趋严重的电磁污染却也成为不可忽视的问题。另外，为实现军事目标的雷达隐身，保证军事目标的安全，提高武器装备的战斗力与战斗寿命以适应信息化条件下的战场需求，有效的电磁防护手段对国防安全有着极为重要的战略意义。综上所述，电磁防护材料在国民经济各个领域以及国防建设方面都具有重要的作用。电磁波吸收材料能将电磁能量转化为热能等其他形式的能量消耗掉，从根本上缓解电磁污染。近年来，各种电磁波吸收材料，如磁性金属/铁氧体、金属氧化物/硫化物、导电聚合物、碳材料等，在电磁污染防治和消除方面得到了广泛的应用。碳纳米管/碳复合材料得益于碳纳米管高的导电性及纵横表面积大，使其具有非常强的介电损耗能力，同时具有低的密度和高的化学稳定性，在电磁波吸收领域具有潜在的应用。研究发现碳纳米管/碳复合材料中，碳组分的选择对复合材料电磁吸收性能有着很重要的影响。最近，研究者们制备了碳纳米管/石墨烯、碳纳米管/碳纤维以及碳纳米管/介孔碳等复合材料，且这些碳纳米管基碳/碳复合材料对入射电磁波均具有很强的衰减特性。但是制备的这些复合材料呈现出严重的团聚现象，不利于性能重现性。

发明内容

本发明要解决现有方法制备的碳纳米管基复合材料易团聚及阻抗不匹配的技术问题，而提供一种碳微米笼封装碳纳米管吸波材料的制备方法。

本发明在ZIF-67@二氧化硅立方体的外表面包覆酚醛树脂，通过碳化和刻蚀，得到了碳纳米笼封装碳纳米管复合材料。

一种碳微米笼封装碳纳米管吸波材料的制备方法，具体按以下步骤进行：

一、将六水合硝酸钴分散到含有十六烷基三甲基溴化铵的去离子水中，再加入2-甲基咪唑的水溶液，然后加入正硅酸乙酯，在室温下搅拌，搅拌转速4000r/min，得到均一溶液；

二、将步骤一得到的均一溶液加入到混合液中，超声处理，然后加入间苯二酚，搅拌，搅拌转速4000r/min，再加入甲醛溶液，继续搅拌，搅拌转速4000r/min，离心，洗涤，干燥，获得中间产物；

所述混合液为无水乙醇和氨水的混合；

所述甲醛溶液的质量浓度为37～40％；

控制超声频率为40KHz，超声时间为2～3h；

三、将步骤二获得的中间产物在氮气气氛下进行高温煅烧，获得黑色粉末；

四、将步骤三得到的黑色粉末放入氢氟酸溶液中搅拌，再洗涤，干燥，得到碳微米笼封装碳纳米管吸波材料；

洗涤采用去离子水和去离子水依次洗涤。

步骤四中采用氢氟酸溶液处理能够洗去钴纳米粒子和形成的二氧化硅。

本发明提供的方法所形成的碳微米笼封装碳纳米管微波吸收材料中，由于碳纳米管是被碳微米笼封装，形成立方体结构，保证了复合材料良好的分散性。除此之外，碳纳米管外部的碳微米笼呈现出无定形的晶体结构，即低的电导率，抑制了碳纳米管表面的趋肤电流，显著提升了复合材料的阻抗匹配。