[发明专利]一种复合吸波材料、制备方法和应用

说明书

本发明属于电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种复合吸波材料、制备方法和应用，所述复合吸波材料为核壳结构，内核材料为铁或含铁的合金材料，外壳材料为聚苯胺与磷酸铁混合物，本发明采用磷酸作为聚苯胺的酸性环境提供剂，同时磷酸也是磷酸铁的原料，使其在内核材料的表面除了包覆得到聚苯胺之外，还包覆有磷酸铁，磷酸铁大幅提高了包覆的均匀性和致密性，显著提高了吸波材料的吸波性能。

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种复合吸波材料、制备方法和应用。

背景技术

随着电子产品的广泛应用，其产生了越来越多的电磁辐射，导致电磁干扰问题日益严峻，甚至于对人们的生产生活、身体健康产生了严重影响。因此，有效的预防和消除电磁干扰已成为重要研究方向。

导电高聚物吸波材料，是由含一价阴离子、具有非定域的π电子共轭体系的高聚物组成的吸波材料。其中聚苯胺材料根据掺杂浓度的不同，其电导率可以在绝缘体、半导体和金属态宽广的范围内变化，使其获得了较好的微波吸收能力。然而单一组分的聚苯胺吸波材料具有损耗机制单一、吸波频带窄等缺点。“CN111138673A”描述了一种自组装多孔聚苯胺/钴核壳球状结构吸波材料的制备方法，该方法有效的改善了复合材料的介电损耗与磁损耗，但是其工艺复杂，包覆层不均匀。“CN 107298762 B”公开了一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料，该方法有效的制备了多孔复合材料，然而该方法包覆不完全及工艺参数不可控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复合吸波材料、制备方法和应用，其电磁阻抗匹配性好，反射率低。

本发明一个实施例的内容包括一种复合吸波材料，所述复合吸波材料为核壳结构，内核材料为铁或含铁的合金材料，外壳材料为聚苯胺与磷酸铁混合物。

核壳结构中，外壳材料包覆在内核材料表面，通常来说，内核材料的重量占比较大，比如，所述内核材料的重量百分含量为89.9-99.8％，所述聚苯胺的重量百分含量为0.1％-10％，所述磷酸铁的重量百分含量为0.1％-10％。

本申请的外壳材料为聚苯胺与磷酸铁混合物，磷酸铁位于内核材料的表面，其本身就属于内核材料中的铁元素离子化后的铁离子和硫酸根离子结合后沉淀的产物，磷酸铁和高分子的聚苯胺复合，组成致密的包覆层；大幅提高了材料的阻抗匹配特性，在内核材料与外壳绝缘层之间形成了大量的纳米界面异质结，有效诱发界面极化，对电子迁移形成散射效应，大幅提升材料的多重反射吸收、强铁磁共振、涡流损耗等电磁波损耗机制，进而显著提升材料的吸波性能。

优选的，所述含铁的合金材料为铁硅粉体，优选硅含量占比2％的铁硅粉体。铁硅粉体具有很高的起始磁导率和饱和磁化强度，具有优异的高频性能。

优选的，内核材料，比如铁硅粉体的粒径为1μm-100μm，外壳材料的厚度为1-1000nm，且内核半径与外壳厚度比为100-1000：1。

本发明实施例提供一种所述的复合吸波材料的制备方法，步骤为，将包覆溶液和内核材料混合，固液分离，处理得到聚苯胺复合吸波材料；所述包覆溶液为苯胺、苯胺聚合引发剂和磷酸的混合物。

优选的，所述苯胺聚合引发剂为过硫酸铵。

一个实施例中，所述包覆溶液的溶剂为水、乙醇或丙酮，优选为水。

所述内核材料、磷酸、苯胺、苯胺聚合引发剂的质量比为100：(0.1-5)：(0.1-5)：(1-10)，其中包覆溶液的溶剂，比如水的重量为内核材料重量的0.5-6倍。

优选的包覆溶液和内核材料混合时，控制温度为-5～5℃，优选采用冰浴的方式控制温度。

本发明提供一种所述的复合吸波材料在吸收电磁波中的应用。