本發(fā)明屬于微納電子器件領(lǐng)域，涉及一種可通過外力調(diào)控的復(fù)合型微波吸收體及制備方法。

背景技術(shù)：

近十年來，伴隨著科技水平的提高以及社會(huì)的發(fā)展，高頻段電子器件得到了高速的發(fā)展，大量電子元器件組成的產(chǎn)品數(shù)量急劇增加。它們發(fā)出的高頻電磁脈沖，使空間充斥了不同波長(zhǎng)和頻率的電磁波。已有相關(guān)研究表明，這種散布在大氣中的電磁場(chǎng)，若超過一定強(qiáng)度，會(huì)在不被人察覺的情況下對(duì)于人體產(chǎn)生影響,成為一種新的環(huán)境污染——電磁波輻射污染。另一方面，由于電子元器件的工作頻率越來越高，而電子元器件靈敏度也越來越高，同時(shí)目前的元器件集成度越來越高，其互相之間的相互影響也勢(shì)必會(huì)使得這些復(fù)雜電磁波成為有關(guān)高性能電子產(chǎn)品正常運(yùn)行的突出障礙。

因此，對(duì)電磁波吸收材料的研究具有非常重要的意義。理想的吸波材料應(yīng)該具有強(qiáng)吸收、寬頻段、厚度薄和質(zhì)量輕等特點(diǎn)，為了更好地滿足這些要求，制備新型納米吸波材料成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。從目前的吸波材料的發(fā)展?fàn)顩r來看，僅覆蓋一種電磁波損耗機(jī)制的材料很難滿足日益提高的隱身技術(shù)所提出的“薄、輕、寬、強(qiáng)”的綜合要求，因此需要將多種吸波材料進(jìn)行復(fù)合來獲得最佳吸波效果。例如，專利201310006219.8中公開了一種鎳/銅氧化物納米吸波材料以及其制備方法，而專利200910112780.8種公開了一種氧化亞鈷/碳納米復(fù)合物吸波材料以及其制備方法。

在傳統(tǒng)的微波吸收劑制備中，其方法工藝較復(fù)雜，反應(yīng)條件相對(duì)苛刻，操作過程相對(duì)繁瑣，難以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，故其在實(shí)際的應(yīng)用中還存在著很多問題。另外，對(duì)于核殼型納米復(fù)合材料，其電磁參數(shù)和阻抗匹配是聯(lián)動(dòng)的，即改變核或殼其中之一的組分，復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部，復(fù)磁導(dǎo)率的實(shí)部和虛部都一起變動(dòng)。這些都導(dǎo)致吸波體的覆蓋范圍以及可調(diào)能力受到影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種可調(diào)控的復(fù)合型微波吸收體及制備方法，其中通過直流電弧方法或化學(xué)合成法制備出核/殼型納米顆粒并通過物理吸附的方式附著在納米泡綿的骨架上，形成一種復(fù)合微波吸收體。同時(shí)，通過施加外力，可以實(shí)現(xiàn)吸波性能的改變。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種可外力調(diào)控的復(fù)合型微波吸收體，該吸收體包括納米泡綿和納米吸波劑，納米泡綿作為骨架令納米吸波劑吸附其上；其中，所述的納米泡綿為類三聚氰胺泡棉、聚氨酯泡棉、乙烯-醋酸乙烯共聚物泡棉的多孔狀基體中的一種；所述的納米吸波劑為以金屬納米顆粒的核層和殼層材料組成的核/殼型納米顆粒；所述金屬納米顆粒的粒徑為1～300nm，所述殼層的厚度為1～30nm，所述核/殼型納米顆粒的顆粒直徑為1～1000nm。復(fù)合型的吸波體具有可變的微波響應(yīng)特性。

進(jìn)一步，所述的納米泡綿的骨架直徑在1～100μm，具有更好力學(xué)性能可以提升在施加外力時(shí)獲得更加優(yōu)異的微波響應(yīng)性能。

進(jìn)一步，所述的殼層材料為無定形碳、缺陷石墨、氧化石墨、類金剛石、硫化物和氮化物中的一種或者多種，使殼層具有更多缺陷，更加優(yōu)異的吸波性能。

進(jìn)一步，所述的金屬納米顆粒為fe、co、ni、cu、au、pt中的一種或者幾種的合金。

本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述吸收體的制備方法：

步驟一：使用直流電弧法制備作為納米吸波劑的核/殼型納米顆粒；

步驟二：將制備的核/殼型納米顆粒與分散劑以質(zhì)量比20～30:1混合備用，將去離子水、異丙醇、乙二醇甲醚以質(zhì)量比1:(0.9～1.1):(0.9～1.1)混合形成共溶劑，將混合物加入共溶劑中使用機(jī)械攪拌的方式，攪拌12～18小時(shí)制成納米顆粒墨水；

步驟三：將納米泡綿放置于步驟二配置的納米顆粒墨水中，利用納米泡綿自身的吸附性能對(duì)納米顆粒墨水進(jìn)行吸附；

步驟四：將吸附了納米顆粒墨水的納米泡綿放置于通風(fēng)、無塵、干燥的環(huán)境中自然烘干。

進(jìn)一步，所述步驟一中直流電弧法具體為將金屬納米顆粒與殼層材料置于氬氣和甲烷或者乙醇作為的反應(yīng)氣體中，在30-90v,90-290a的電弧條件下進(jìn)行制備，同時(shí)用5-25℃的冷卻水進(jìn)行冷卻。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種可調(diào)控的復(fù)合型微波吸收體及制備方法，能夠改變傳統(tǒng)吸波體只能在特定頻段產(chǎn)生相應(yīng)的缺點(diǎn)。同時(shí)，該吸波體具有彈性壓縮可變、覆蓋范圍寬、響應(yīng)特征明顯、工藝簡(jiǎn)單、成本低、過程可控等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法中復(fù)合型微波吸收體結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明方法中復(fù)合型微波吸收體制備方法流程圖；

圖3為本發(fā)明方法中復(fù)合型納米顆粒所對(duì)應(yīng)的掃描電鏡圖；

圖4為本發(fā)明方法中復(fù)合型納米顆粒所對(duì)應(yīng)的電磁參數(shù)響應(yīng)圖(反射)；

圖5為本發(fā)明方法中復(fù)合型納米顆粒所對(duì)應(yīng)的電磁參數(shù)響應(yīng)圖(透射)。

圖中：101納米泡棉骨架；102納米吸波顆粒。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的操作過程作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明，此處所描述的具體實(shí)例僅用于解釋本發(fā)明，其中圖示為示意性質(zhì)，并不用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例

圖1為本發(fā)明方法中復(fù)合型微波吸收體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，吸波體包括：泡棉骨架101，納米吸波顆粒102，此實(shí)施例中選用fe@c納米顆粒。

所述泡棉骨架101一般為三聚氰胺泡棉，或等同結(jié)構(gòu)納米泡綿等。

所述納米吸波顆粒102，其外部殼層材料可為無定形碳、層狀晶態(tài)石墨、金屬氧化物、硫化物、氮化物等中一種或者多種組合，所述內(nèi)部核層為金屬納米顆粒。

所述納米吸波顆粒102可為直流電弧法制備制備，且其顆粒直徑為1至1000nm。

進(jìn)一步，本實(shí)例所述納米顆粒102在制備時(shí)使用甲烷氣體與氬氣氣體制備，使用冷卻水進(jìn)行冷卻，所述殼層的厚度為1至30nm，所述金屬納米顆粒的粒徑為1至300nm。

同時(shí)，本發(fā)明提供上述實(shí)施例制備方法：

圖2所示為復(fù)合型微波吸收體制備制備方法的流程圖，以下將結(jié)合圖3說明制備過程：

步驟一，制備核/殼型納米顆粒。

按照制備流程，使用直流電弧法制備核/殼型納米顆粒。在本實(shí)施例中，選取fe作為其內(nèi)部的金屬核層，c作為外部的包覆殼層，同時(shí)使用0.02mpa甲烷和0.01mpa氬氣作為反應(yīng)氣體，在30-90v,90-290a的電弧條件下制備，使用低溫5-7℃冷卻水作為冷卻方式。

此外，還可以使用ni作為其內(nèi)部的金屬核層，c作為外部的包覆殼層，同時(shí)使用0.02mpa乙醇以及0.01mpa氬氣作為反應(yīng)氣體，在30-90v,90-290a的電弧條件下制備，使用低溫5-7℃冷卻水作為冷卻方式，可以得到小粒徑顆粒1～100nm，使用常溫15-25℃冷卻水作為冷卻方式，可以得到大粒徑顆粒100～350nm。

步驟二，制作核/殼型納米顆粒墨水。

使用納米顆粒102制備納米顆粒墨水。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)將使用直流電弧法制備納米復(fù)合顆粒102與分散劑(byk-jet9132)以質(zhì)量比20:1-30:1的比例混合備用；

(2)將去離子水、異丙醇、乙二醇甲醚混合以質(zhì)量比1:(0.9-1.1):(0.9-1.1)形成共溶劑；

(3)將混合物加入共溶劑中使用機(jī)械攪拌的方式進(jìn)行12-18小時(shí)攪拌制成納米顆粒墨水。

步驟三，將納米泡綿放置于配置的納米顆粒墨水中，利用納米泡綿自身的吸附性能對(duì)納米顆粒墨水進(jìn)行吸附。

步驟四，將吸附了納米顆粒墨水的納米泡綿放置于通風(fēng)、無塵、干燥的環(huán)境中自然烘干。

圖4和圖5為本發(fā)明實(shí)施例在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上所測(cè)試電磁波響應(yīng)吸收特性曲線。如圖4所示，復(fù)合型微波吸收體對(duì)于電磁波的反射損耗隨著壓縮程度改變。如圖5所示，復(fù)合型微波吸收體對(duì)于電磁波的透射損耗隨著壓縮程度改變。圖4和圖5表明外部力場(chǎng)對(duì)于電磁波的吸收有調(diào)控作用，且本實(shí)施例復(fù)合型微波吸收體具有與已有微波吸收體相似的吸波能力。

上述實(shí)施實(shí)例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，任何不脫離本發(fā)明精神和范圍的技術(shù)方案均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍當(dāng)中。