一种宽频段太赫兹吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种宽频段太赫兹吸波材料及其制备方法，属于太赫兹吸波材料领域。所述吸波材料为以橡胶材料为基材，以纳米级碳基吸收剂为太赫兹吸收剂，具有粗糙表面的材料。通过将橡胶材料与纳米级碳基吸收剂进行复合，用模具压制成型，使其具有粗糙表面，制得太赫兹吸波材料。本发明专利技术所制得的太赫兹吸波材料具有厚度薄、质量轻、粘贴使用方便的特点，并且具有0.1‑4THz的宽频带吸收性能，在1.45THz处的反射率达到‑38.7dB，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种宽频段太赫兹吸波材料及其制备方法
本专利技术涉及太赫兹吸波材料领域，特别是涉及一种宽频段太赫兹吸波材料及其制备方法。
技术介绍
太赫兹(THz)波或称为太赫兹射线是从上个世纪80年代中后期才被正式命名的，在此之前科学家们将其统称为远红外射线。太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长在3mm到0.03mm范围，介于微波与红外之间。太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源，太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。THz技术之所以能够引起人们广泛的关注、有如此之多的应用，首先是因为物质的太赫兹光谱包含着非常丰富的物理和化学信息，所以研究物质在该波段的电磁波谱，对于物质结构的探索具有重要意义；其次是因为太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有很多独特的性质。人们关注THz技术的原因是THz射线普遍存在，是人们认识自然界的有效线索和工具。但是相对于其他波段的电磁波比如红外和微波，对它的认识和应用非常匮乏。太赫兹的独特性能给通信、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像、无损检测、安全检查等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很短(皮秒量级)，所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当中，其广袤的科学前景为世界所公认，针对太赫兹吸波材料的研究，目前国内外也在火热的进行中。由于特殊的太赫兹波谱特性，常规的一些电磁吸波材料由于太赫兹波长较短，表面反射加强，使得其吸收性能下降；另外由于太赫兹器件的小型化，对于吸波材料的尺寸要求也需要更薄、更轻，常规的聚氨酯角锥吸波材料存在体积大、一些金属及其氧化物吸收剂的材料存在重量重等问题；目前流行的超材料(Metamaterial)吸波材料在太赫兹波段的吸收性能不足，吸收机理主要依靠材料的谐振，其吸收带宽窄等等诸多问题都使得其在太赫兹吸波的使用中面临较多挑战。中国专利CN104774472A公开了一种超宽频带太赫兹吸波材料，并具体公开了“其特征在于形状为若干个沿四棱锥的底边无间距排列在底座上或若干个三棱柱沿着三棱柱的侧棱无间距排列在底座上，所述的超宽带吸波材料的组成为闭孔高分子材料和吸波粉末。所述的吸波粉末为磁性金属粉末或金属氧化物粉末”。但是，按照此方法制作出来的太赫兹吸波材料具有重量重，四棱锥或三棱锥的排列造成表面易于落尘，以及由于太赫兹的波长很短会对其性能会造成影响等缺点。另外在高频太赫兹阶段，磁性粉末或金属氧化物粉末电磁场高频响应迟钝，其对太赫兹波的吸收性能指标严重下降，根本无法达到其所记载的效果。开发一种柔性、厚度小、重量轻、吸收性能好、易于安装在不规则表面、耐环境性能优良的宽频段太赫兹吸波材料，是目前亟需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种宽频段太赫兹吸波材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使其具有柔性、厚度小、重量轻、吸收性能好、易于安装在不规则表面和耐环境性能优良的特点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术目的之一是提供一种太赫兹吸波材料，所述吸波材料为以橡胶材料为基材，以纳米级碳基吸收剂为太赫兹吸收剂，具有粗糙表面的材料。进一步地，所述粗糙表面以倒圆锥或倒四棱锥形状的单元均匀分布。进一步地，所述圆锥的直径、四棱锥的底部边长为1-1.5mm；所述圆锥或四棱锥的深度为0.3-1mm。进一步地，所述橡胶材料为聚氨酯橡胶。进一步地，所述纳米级碳基吸收剂为炭黑、炭纳米管、石墨或石墨烯中的一种或几种。进一步地，所述吸波材料的厚度为0.65-1.21mm。本专利技术目的之二是提供一种上述太赫兹吸波材料的制备方法，包括如下步骤：将橡胶材料与纳米级碳基吸收剂进行复合，用模具压制成型，使其具有粗糙表面，制得太赫兹吸波材料。进一步地，橡胶材料与吸收剂进行复合前还包括将橡胶材料进行塑炼的步骤。进一步地，所述纳米级碳基吸收剂与橡胶材料的质量比为(12.2-26.6):100。本专利技术公开了以下技术效果：(1)碳基吸收剂为电阻和介电损耗性吸收剂，纳米级碳基吸收剂具有纳米尺度，具有良好的太赫兹高频响应，产生电磁波能量损耗，在太赫兹频段吸收性能好；(2)本专利技术采用碳基吸收剂作为太赫兹吸收剂，依靠纳米级碳基材料的太赫兹高频物性，对太赫兹的高频响应速度快、吸收性能好的特点，以及通过采用粗糙表面，实现了良好的自由空间抗阻匹配，使所制备的吸波材料柔软、厚度薄、质量轻、粘贴使用方便、具有0.1-4THz的宽频带吸收性能，在1.45THz处的反射率达到-38.7dB，具有广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术吸波材料的制备工艺流程图；图2为实施例1制得的太赫兹吸波材料的实物图；图3为实施例2制得的太赫兹吸波材料的实物图；图4为实施例1制得的太赫兹吸波材料的反射率性能曲线图；图5为实施例2制得的太赫兹吸波材料的反射率性能曲线图；图6为对比例1制得的太赫兹吸波材料的反射率性能曲线图；图7为对比例3制得的太赫兹吸波材料的反射率性能曲线图；图8为对比例4制得的太赫兹吸波材料的反射率性能曲线图。具体实施方式现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹吸波材料，其特征在于，所述吸波材料为以橡胶材料为基材，以纳米级碳基吸收剂为太赫兹吸收剂，具有粗糙表面的材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹吸波材料，其特征在于，所述吸波材料为以橡胶材料为基材，以纳米级碳基吸收剂为太赫兹吸收剂，具有粗糙表面的材料。


2.根据权利要求1所述的一种太赫兹吸波材料，其特征在于，所述粗糙表面以倒圆锥或倒四棱锥形状的单元均匀分布。


3.根据权利要求2所述的一种太赫兹吸波材料，其特征在于，所述圆锥的直径、四棱锥的底部边长为1-1.5mm；所述圆锥或四棱锥的深度为0.3-1mm。


4.根据权利要求1所述的一种太赫兹吸波材料，其特征在于，所述橡胶材料为聚氨酯橡胶。


5.根据权利要求1所述的一种太赫兹吸波材料，其特征在于，所述纳米级碳基吸收剂为炭黑、炭纳米管、石墨或石...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾兆栴，樊迪刚，刘毅，
申请(专利权)人：苏州星起源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32