吸波材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種吸波材料及其制備方法。該制備方法包括以下步驟：S1，對含有吸波材料和有機多孔聚合物的復合材料進行壓縮處理，使復合材料處于壓縮狀態(tài)；S2，對處于壓縮狀態(tài)的復合材料的一側表面進行加熱處理，對與一側表面相對的另一側表面進行散熱處理；S3、解除復合材料的壓縮狀態(tài)。該制備方法提供了一種簡單的粒子密度具有梯度變化特點的復合材料的制備方法，且通過調(diào)整對復合材料的壓縮量，能夠?qū)崿F(xiàn)對其濃度梯度的控制；并且，由上述制備方法得到的復合材料不僅具有很高的電磁波吸收特性，同時對電磁波的反射也大大降低，從而得到了一種性能優(yōu)異的電磁波吸收材料。
【專利說明】
吸波材料及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及材料技術領域，具體而言，涉及一種吸波材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電子信息技術的迅猛發(fā)展，周圍空間中出現(xiàn)的電磁波也越來越多樣化，為了 避免電子器件之間的相互干擾以及對人身體健康的影響，吸波材料在電子技術領域和人體 防護方面有著重要的應用。
[0003] 由于吸波材料需要在減小對電磁波反射的同時獲得最大的電磁吸收，因此常規(guī)結 構的吸波材料通常很難滿足其要求。現(xiàn)有技術中通常通過構造多層結構的吸波材料，并使 每層材料的電學特性逐漸變化，以減小電磁波的反射。此外，還可以通過控制氧化時間制備 電磁吸收物質(zhì)的密度具有梯度變化特點的吸波材料(Journal of the European Ceramic Society 33 (2013) 647)。然而，上述實現(xiàn)吸波物質(zhì)密度梯度變化的方法均很繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種吸波材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術中實現(xiàn) 吸波物質(zhì)密度梯度變化的方法均很繁瑣的問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種吸波材料的制備方法，包 括以下步驟:Sl，對含有吸波材料和有機多孔聚合物的復合材料進行壓縮處理，使復合材料 處于壓縮狀態(tài);S2，對處于壓縮狀態(tài)的復合材料的一側表面進行加熱處理，對與一側表面相 對的另一側表面進行散熱處理；以及S3,解除復合材料的壓縮狀態(tài)。
[0006] 進一步地，吸波材料為納米粒子，優(yōu)選納米粒子選自Ag、Au、Cu、Ni、Co、碳納米管、 氧化石墨烯、Fe3O4和Fe2O3中的任一種或多種。
[0007] 進一步地，有機多孔聚合物為熱塑性多孔聚合物，優(yōu)選為聚氨酯。
[0008] 進一步地，加熱處理的溫度小于有機多孔聚合物的軟化溫度，優(yōu)選加熱處理的溫 度為120-170°，加熱處理的時間為0.5~2h。
[0009] 進一步地，壓縮處理的步驟包括:將復合材料放置于第一導熱板和第二導熱板之 間;利用第一導熱板和第二導熱板對復合材料施壓。
[0010]進一步地，在將復合材料放置于第一導熱板和第二導熱板之間的步驟中，將第一 導熱板和第二導熱板平行設置，優(yōu)選第一導熱板和第二導熱板為金屬板。
[0011] 進一步地，在利用第一導熱板和第二導熱板對復合材料施壓的步驟中，調(diào)整第一 導熱板和第二導熱板之間的距離，以將復合材料壓縮，壓縮量優(yōu)選為初始厚度的1/3~2/3。
[0012] 進一步地，步驟S2包括:對第一導熱板加熱，以對一側表面進行加熱處理;對第二 導熱板散熱，以對另一側表面進行散熱處理。
[0013] 進一步地，將第一導熱板與加熱板接觸，以對第一導熱板加熱。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種吸波材料，該吸波材料由上述的制備方法制 備而成。
[0015] 應用本發(fā)明的技術方案，提供了一種吸波材料的制備方法，由于該方法通過將具 有電磁波吸收特性的納米粒子和有機多孔聚合物制備復合材料，并將復合材料進行壓縮處 理，使復合材料處于壓縮狀態(tài)，然后對處于壓縮狀態(tài)的復合材料的一側表面進行加熱處理， 對與一側表面對應的另一側表面進行散熱處理，從而利用熱塑性有機聚合物形變程度與處 理溫度相關的特點，使壓縮狀態(tài)的復合材料處于一個溫度梯度中，復合材料的不同溫度處 形變的程度不同，從而在解除復合材料的壓縮狀態(tài)后，復合材料的不同溫度處保持了不同 程度的壓縮狀態(tài)，形成了粒子密度梯度變化的復合材料，進而提供了 一種簡單的粒子密度 具有梯度變化特點的復合材料的制備方法，且通過調(diào)整對復合材料的壓縮量，能夠?qū)崿F(xiàn)對 其濃度梯度的控制;并且，由上述制備方法得到的復合材料不僅具有很高的電磁波吸收特 性，同時對電磁波的反射也大大降低，從而得到了一種性能優(yōu)異的電磁波吸收材料。
[0016] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。 下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0017] 構成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0018] 圖1示出了本申請實施方式所提供的吸波材料的制備方法的流程示意圖；
[0019] 圖2示出了本申請實施例1所提供的吸波材料的反射特性測試圖；以及
[0020] 圖3示出了本申請實施例1所提供的吸波材料的吸收特性測試圖。
【具體實施方式】
[0021] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0022] 為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的 附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是 本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人 員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[0023]需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語"第一"、"第 二"等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用 的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例。此外，術語"包括"和"具 有"以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的 過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清 楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它步驟或單元。
[0024]由【背景技術】可知，現(xiàn)有技術中實現(xiàn)吸波物質(zhì)密度梯度變化的方法均很繁瑣。本發(fā) 明的發(fā)明人針對上述問題進行研究，提供了一種吸波材料的制備方法，如圖1所示，包括以 下步驟:Sl，對含有吸波材料和有機多孔聚合物的復合材料進行壓縮處理，使復合材料處于 壓縮狀態(tài);S2，對處于壓縮狀態(tài)的復合材料的一側表面進行加熱處理，對與一側表面相對的 另一側表面進行散熱處理;S3，解除復合材料的壓縮狀態(tài)。
[0025] 該制備方法通過將具有電磁波吸收特性的納米粒子和有機多孔聚合物制備復合 材料，并將復合材料進行壓縮處理，使復合材料處于壓縮狀態(tài)，然后對處于壓縮狀態(tài)的復合 材料的一側表面進行加熱處理，對與一側表面相對的另一側表面進行散熱處理，從而利用 熱塑性有機聚合物形變程度與處理溫度相關的特點，使壓縮狀態(tài)的復合材料處于一個溫度 梯度中，復合材料的不同溫度處形變的程度不同，從而在解除復合材料的壓縮狀態(tài)后，復合 材料的不同溫度處保持了不同程度的壓縮狀態(tài)，形成了粒子密度梯度變化的復合材料，進 而提供了一種簡單的粒子密度具有梯度變化特點的復合材料的制備方法，且通過調(diào)整對復 合材料的壓縮量，能夠?qū)崿F(xiàn)對其濃度梯度的控制;并且，由上述制備方法得到的復合材料不 僅具有很高的電磁波吸收特性，同時對電磁波的反射也大大降低，從而得到了一種性能優(yōu) 異的電磁波吸收材料。
[0026] 下面將更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明提供的吸波材料的制備方法的示例性實施方式。 然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應當被解釋為只限于這 里所闡述的實施方式。應當理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請的公開徹底且 完整，并且將這些示例性實施方式的構思充分傳達給本領域普通技術人員。
[0027] 首先，執(zhí)行步驟SI:對含有吸波材料和有機多孔聚合物的復合材料進行壓縮處理， 使復合材料處于壓縮狀態(tài)。為了使復合材料具有較強的吸波能力，上述復合材料中的吸波 材料優(yōu)選為具有電磁波吸收特性的納米粒子，納米粒子可以包括Ag、Au、Cu、Ni和Co等金屬 納米粒子、碳納米管和氧化石墨稀等非金屬粒子以及Fe3〇4和Fe2〇3等磁性納米粒子;并且， 為了使聚合物能夠具有較大的彈性，以降低壓縮處理對聚合物性能的影響，上述復合材料 中的有機多孔聚合物優(yōu)選為熱塑性多孔聚合物，更優(yōu)選為聚氨酯。但并不局限于上述優(yōu)選 的材料種類，本領域技術人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術對吸波材料和有機多孔聚合物的種類進行 選取。
[0028] 在一種優(yōu)選的實施方式中，對含有吸波材料和有機多孔聚合物的復合材料進行壓 縮處理的步驟包括:將復合材料放置于第一導熱板和第二導熱板之間；利用第一導熱板和 第二導熱板對復合材料施壓。上述優(yōu)選的實施方式僅利用兩塊導熱板即實現(xiàn)了對復合材料 的壓縮處理，從而提供了一種簡單的壓縮處理方法。
[0029] 在上述將復合材料放置于第一導熱板和第二導熱板之間的步驟中，優(yōu)選地，將第 一導熱板和第二導熱板平行設置。通過兩個平行設置的導熱板對復合材料進行夾持，并通 過導熱板對復合材料進行施壓，能夠使壓力平均地施加于復合材料的表面，從而在后續(xù)對 復合材料熱處理并解除復合材料的壓縮狀態(tài)后，能夠使得到的吸波材料具有變化量穩(wěn)定的 密度梯度，從而進一步提高了吸波材料的電磁波吸收特性。上述導熱板可以為金屬板，金屬 板具有導熱快且耐壓的特點，從而能夠有效地實現(xiàn)對復合材料的壓縮處理，但并不局限于 上述優(yōu)選的材料，本領域技術人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術對導熱板的材料進行選取。
[0030] 在上述利用第一導熱板和第二導熱板對復合材料施壓的步驟中，優(yōu)選地，調(diào)整第 一導熱板和第二導熱板之間的距離，以將復合材料壓縮。在對兩塊導熱板間施加一定的壓 力以使復合材料壓縮后，可以通過螺栓固定第一導熱板和第二導熱板的間距，從而使復合 材料處于壓縮狀態(tài)。通過上述第一導熱板和第二導熱板施壓后的復合材料，其壓縮量優(yōu)選 為初始厚度的1/3~2/3。將復合材料的壓縮量限定在上述優(yōu)選的參數(shù)范圍內(nèi)，能夠使復合 材料在解除壓縮狀態(tài)后，其不同溫度處的壓縮狀態(tài)能夠具有明顯的差別，從而形成了粒子 密度梯度變化明顯的吸波材料。
[0031] 在完成步驟Sl之后，執(zhí)行步驟S2:對處于壓縮狀態(tài)的復合材料的一側表面進行加 熱處理，對與一側表面相對的一側表面進行散熱處理。上述步驟利用熱塑性有機聚合物形 變程度與處理溫度相關的特點，使壓縮狀態(tài)的復合材料處于一個溫度梯度中，復合材料的 不同溫度處形變的程度不同。為了避免熱處理對有機多孔聚合物結構的破壞及性能的影 響，優(yōu)選地，加熱處理的溫度小于有機多孔聚合物的軟化溫度;并且，由于加熱溫度過低會 導致復合材料中的溫度梯度不明顯，加熱處理的溫度優(yōu)選為120-170°C，加熱處理的時間優(yōu) 選為0.5~2h。
[0032] 當在步驟SI中利用第一導熱板和第二導熱板對復合材料進行壓縮處理，以使復合 材料處于壓縮狀態(tài)時，在一種優(yōu)選的實施方式中，步驟S2包括:對第一導熱板加熱，以對一 側表面進行加熱處理;對第二導熱板散熱，以對另一側表面進行散熱處理。更為優(yōu)選地，將 第一導熱板與加熱板接觸，以對第一導熱板加熱。通過對第一導熱板進行加熱，以實現(xiàn)對復 合材料的間接加熱，并通過對第二導熱板進行散熱，以實現(xiàn)對復合材料的間接散熱，從而避 免了當溫度較高時直接加熱對復合材料造成的破壞。
[0033] 在完成步驟S2之后，執(zhí)行步驟S3:解除復合材料的壓縮狀態(tài)。復合材料由壓縮狀態(tài) 恢復為原始的非壓縮狀態(tài)，此時復合材料的不同溫度處保持了不同程度的壓縮狀態(tài)，在靠 近熱源處的材料由于仍保持壓縮狀態(tài)時的粒子密度而具有較大密度，而遠離熱源處的材料 由于恢復為未壓縮時的粒子密度而具有較低密度，進而形成了粒子密度梯度變化的復合材 料。
[0034] 當在步驟S2中利用第一導熱板和第二導熱板對復合材料進行熱處理，以使復合材 料中形成一個溫度梯度時，優(yōu)選地，在步驟S3中，將復合材料從第一導熱板和第二導熱板之 間取出。由于上述復合材料通過第一導熱板和第二導熱板的施壓而處于壓縮狀態(tài)，從而當 解除第一導熱板和第二導熱板對復合材料的施壓后，復合材料能夠由壓縮狀態(tài)恢復原始的 非壓縮狀態(tài)，而不同溫度處保持了不同程度的壓縮狀態(tài)，進而形成了粒子密度梯度變化的 復合材料。
[0035] 根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種吸波材料，吸波材料由上述的制備方法制 備而成。該吸波材料由于采用上述制備方法制備而成，從而不僅具有很高的電磁波吸收特 性，同時對電磁波的反射也大大降低，得到了一種性能優(yōu)異的電磁波吸收材料。
[0036] 下面將結合實施例和對比例進一步說明本申請?zhí)峁┑奈ú牧系闹苽浞椒ā?br>[0037] 實施例1
[0038]本實施例提供的吸波材料的制備方法包括以下步驟：
[0039]利用銀納米粒子制備得到的銀溶膠，將聚氨酯海綿浸入銀溶膠中吸收膠體溶液， 并將聚氨酯海綿放置于80°C在烘箱中干燥處理得到銀納米粒子/聚氨酯復合材料;利用鋁 制成的第一導熱板和第二導熱板夾持上述復合材料，施加壓力以縮小第一導熱板和第二導 熱板之間的距離，以將復合材料壓縮為初始厚度的1/4,并通過螺栓固定;然后，將第一導熱 板與110 °C的熱板接觸，第二導熱板與散熱器接觸，熱處理20min，以在復合材料中形成一個 溫度梯度;最后，將所述復合材料從所述第一導熱板和所述第二導熱板之間取出。
[0040] 實施例2
[0041 ]本實施例提供的圖形化石墨烯的制備方法與實施例1的區(qū)別在于：
[0042]縮小第一導熱板和第二導熱板之間的距離以將復合材料壓縮為初始厚度的1/3; [0043]將第一導熱板與120°C的熱板接觸，第二導熱板與散熱器接觸，熱處理2h，以在復 合材料中形成一個溫度梯度。
[0044] 實施例3
[0045] 本實施例提供的圖形化石墨烯的制備方法與實施例1的區(qū)別在于：
[0046] 縮小第一導熱板和第二導熱板之間的距離以將復合材料壓縮為初始厚度的2/3; [0047]將第一導熱板與170°C的熱板接觸，第二導熱板與散熱器接觸，熱處理30min，以在 復合材料中形成一個溫度梯度。
[0048] 實施例4
[0049]本實施例提供的吸波材料的制備方法包括以下步驟：
[0050]縮小第一導熱板和第二導熱板之間的距離以將復合材料壓縮為初始厚度的1/2; [0051 ]將第一導熱板與140°C的熱板接觸，第二導熱板與散熱器接觸，熱處理Ih，以在復 合材料中形成一個溫度梯度。
[0052]利用波導，對材料的電磁反射特性進行測試上述實施例1至4中吸波材料的反射特 性，測得，測試結果如下表和圖2所示，其中，RL8至RL12分別表示吸波材料在頻率(GHz)為8~ 12GHz處的反射損失(dB)。
[0054]通過波導測試，獲取材料的反射系數(shù)和透射系數(shù)，經(jīng)過簡單計算得到上述實施例1 至4中吸波材料的電磁吸收特性，測試結果如下表和圖3所示，其中，A8至A12分別表示吸波材 料在頻率(GHz)為8~12GHz處的吸收率（％ )。
[0056]從上述測試結果可以看出，本申請實施例1至4中制備的吸波材料均具有較好的反 射特性和吸收特性，從而使吸波材料能夠具有較好的吸波性能;其中，實施例1中吸波材料 的反射特性測試圖如圖2所示，吸收特性測試圖如圖3所示。
[0057]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果：
[0058] 1、提供了一種簡單的粒子密度具有梯度變化特點的復合材料的制備方法，且可以 通過調(diào)整對復合材料的壓縮量，以實現(xiàn)對其濃度梯度的控制；
[0059] 2、由上述制備方法得到的復合材料不僅具有很高的電磁波吸收特性，同時對電磁 波的反射也大大降低，從而得到了一種性能優(yōu)異的電磁波吸收材料。
[0060] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技 術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種吸波材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： S1，對含有吸波材料和有機多孔聚合物的復合材料進行壓縮處理，使所述復合材料處 于壓縮狀態(tài)； S2,對處于壓縮狀態(tài)的所述復合材料的一側表面進行加熱處理，對與所述一側表面相 對的另一側表面進行散熱處理；以及 S3，解除所述復合材料的壓縮狀態(tài)。2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述吸波材料為納米粒子，優(yōu)選所述 納米粒子選自六8、411、(]11、附、&3、碳納米管、氧化石墨稀、？63〇4和?62〇3中的任一種或多種。3. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機多孔聚合物為熱塑性多孔聚 合物，優(yōu)選為聚氨酯。4. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述加熱處理的溫度小于所述有機多 孔聚合物的軟化溫度，優(yōu)選所述加熱處理的溫度為120_170°C，所述加熱處理的時間為0.5 ~2h〇5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述壓縮處理的步驟包 括： 將所述復合材料放置于第一導熱板和第二導熱板之間； 利用所述第一導熱板和所述第二導熱板對所述復合材料施壓。6. 根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在將所述復合材料放置于第一導熱板 和第二導熱板之間的步驟中，將所述第一導熱板和所述第二導熱板平行設置，優(yōu)選所述第 一導熱板和第二導熱板為金屬板。7. 根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在利用所述第一導熱板和所述第二導 熱板對所述復合材料施壓的步驟中，調(diào)整所述第一導熱板和所述第二導熱板之間的距離， 以將所述復合材料壓縮，壓縮量優(yōu)選為初始厚度的1/3~2/3。8. 根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2包括： 對所述第一導熱板加熱，以對所述一側表面進行加熱處理； 對所述第二導熱板散熱，以對所述另一側表面進行散熱處理。9. 根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于，將所述第一導熱板與加熱板接觸，以 對所述第一導熱板加熱。10. -種吸波材料，其特征在于，所述吸波材料由權利要求1至9中任一項所述的制備方 法制備而成。
【文檔編號】C08K3/08GK105860496SQ201610270899
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】張大勇, 金智, 史敬元, 彭松昂
【申請人】中國科學院微電子研究所