一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及其制备和应用，所述气凝胶基材料为多孔气凝胶基材料，其中孔隙呈各向异性的层状孔结构，孔壁上均匀分布有机

【技术实现步骤摘要】
一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及其制备和应用


[0001]本专利技术属于功能性气凝胶材料领域，特别涉及一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及其制备和应用。

技术介绍

[0002]我们生活的空间中充斥着各种波段的电磁波，如可见光(360nm～780nm)，紫外线(200nm～400nm)，红外波段(0.75μm～300μm)，及X波段(8.2GHz～12.4GHz)。尤其是随着电子通讯技术的蓬勃发展，空间中的电磁波日益泛滥，严重干扰着我们的健康、生活及设备仪器的正常运行，甚至引起了一系列社会、国防和环境问题，如电磁波污染、电磁信息泄露、军事热目标暴露、人体健康损害等。被动干预和调节多个波段电磁波的宽波段电磁波管理技术应运而生。为了避免电磁波对人体造成干扰，个人宽波段电磁波管理技术的实现还需开发可穿戴电磁波管理服装系统，它可i)避免人体暴露于电磁波辐射环境中；ii)确保便携式无线设备的操作和隐私安全，iii)屏蔽热目标并逃避军事跟踪。iiii)加强个人热管理，降低全球能源消耗。因此，可以预见宽波段电磁波管理服在未来将占据不可估量的市场份额。
[0003]“智能可穿戴”已经从概念走向了现实。大量潮流服装企业热衷于引入智能可穿戴技术，尝试生产智能可穿戴服装，并与当地的传统服装企业对接与融合。有专家预测，随着电子商务迅猛发展，以纺织服装为主的时尚产业急需构建新的服装理念，而未来附加值高、利润率高的智能化服装将成时代潮流。
[0004]然而，现有的电磁波管理服装或布料非常有限，主要有金属/碳导电服、电热复合服、气凝胶复合服。但存在调控波段窄、应用场景单一、穿戴舒适性受限，及能耗高等问题，还有待解决。基于人体工程学原理，宽波段电磁波管理织物应具有高于商业标准的电磁干扰屏蔽效能、低热导率和低红外透射率。其次，还应考虑柔韧性、薄度、弹性、疏水性、透气性和透湿性，这要求材料本身具有高孔隙率和轻质的基本特性。在众多服装材料(如薄膜、织物、纤维、羽绒和气凝胶等)中，气凝胶作为目前最节能的保温材料，完全符合上述特点，因此是宽带电磁波管理服装的良好候选者。
[0005]人们利用仿生学的原理，将对不同电磁波段进行调控的电磁管理概念引入特种服装中，无论是作战士兵隐藏自己躲避敌军，还是高辐射环境下作业防止电磁辐射对人体造成伤害，又或是低温作业下提升个人保温性能，对于个人还是对于社会，都具有极其重要的现实意义。目前,伴随着气凝胶材料制备技术和电磁波管理理论概念的成熟化，气凝胶面料和电磁波管理理论的结合是市场所需，已经有诸多研究者研发不同品种，对不同波段进行管理调控的气凝胶材料，而宽波段管理调控的气凝胶材料还有待发展。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及其制备和应用，对未来的宽波段电磁波管理服装提供一种新思路。
[0007]本专利技术的一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料，所述气凝胶基材料为多孔气凝
胶基材料，其中孔隙呈各向异性的层状孔结构，孔壁上均匀分布有机
‑
无机交联成分，其中有机
‑
无机交联成分包括细菌纤维素、银纳米线、掺杂氧化锡锑纳米颗粒及
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
溶胶交联结构。
[0008]所述有机
‑
无机交联为银纳米线与细菌纤维素形成牢固氢键，而疏水性
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
溶胶充当纳米胶带把交联的银纳米线
‑
细菌纤维素的弱界面牢固焊接，形成有机
‑
无机交联结构，掺杂氧化锡锑纳米颗粒均匀粘附在上述有机
‑
无机交联结构中。
[0009]所述细菌纤维素、银纳米线、掺杂氧化锡锑纳米颗粒及
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
溶胶的质量比为(16～20):(10
‑
14):(0.3～2.7):(0.06～0.08)。
[0010]本专利技术的一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料的制备方法，包括：
[0011](1)将甲基三甲氧基硅烷溶胶置于乙酸水溶液中，搅拌至完全水解，得到甲基三甲氧基硅烷水溶胶；
[0012](2)细菌纤维素水凝胶、掺杂氧化锡锑水性分散液混匀，然后加入银纳米线水性分散液，搅拌，最后加入甲基三甲氧基硅烷水溶胶，搅拌，得到分散液前驱体；
[0013](3)将分散液前驱体冷冻、干燥、退火，得到宽波段电磁波管理的气凝胶基材料。
[0014]上述制备方法的优选方式如下：
[0015]所述步骤(2)中细菌纤维素水凝胶的添加量为52.70wt％～65.85wt％；掺杂氧化锡锑水性分散液的添加量为0.99wt％～8.24wt％；银纳米线水性分散液的添加量为30.51wt％～46.11wt％；甲基三甲氧基硅烷硅烷水溶胶的添加量为0.21wt％～0.22wt％。
[0016]所述步骤(2)中细菌纤维素水凝胶的质量分数为0.3wt％；掺杂氧化锡锑水性分散液的质量分数为10wt％；银纳米线水性分散液的浓度为5mg mL
‑1；甲基三甲氧基硅烷硅烷水溶胶的质量分数为25wt％。
[0017]所述步骤(2)中掺杂氧化锡锑水性分散液为掺杂氧化锡锑纳米颗粒水性分散液；银纳米线长径比为800～1200。
[0018]在银纳米线的制备方法：(a)将乙二醇溶液加热至145～170℃，保持7～15min；(b)将CuCl2/乙二醇溶液加入步骤(a)的乙二醇溶液中再次加热至145～170℃，保持7～15min；(c)最后加入AgNO3/聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液，继续加热至145～170℃，反应15～60min，待反应物温度冷却至室温后，加入倒入三倍体积的去离子水，避光放置一周，倒掉上清液，除去游离PVP、离子和银颗粒等，再倒入去离子水，避光放置，重复3～5次，最后将沉淀物用丙酮和蒸馏水各洗涤3～6次。
[0019]标定所得银纳米线水分散液的浓度，如用水稀释至5mg mL
‑1。
[0020]其中CuCl2、AgNO3及聚乙烯吡咯烷酮的质量比为：(0.0031～0.011):(0.5～1.2):(1.3～2.2)。
[0021]步骤(a)乙二醇溶液和步骤(b)CuCl2/乙二醇溶液的质量比为70～130：10。
[0022]其中步骤(b)中将CuCl2与乙二醇搅拌1～3h得到CuCl2/乙二醇溶液，其中CuCl2/乙二醇溶液中CuCl2和乙二醇的质量比为0.04
‑
0.08：70～130。
[0023]步骤(c)中AgNO3、聚乙烯吡咯烷酮溶解在乙二醇中搅拌1～3h得到AgNO3/聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液，其中AgNO3/聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液中AgNO3、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇的质量比为0.5～1.2：1.3～2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料，其特征在于，所述气凝胶基材料为多孔气凝胶基材料，其中孔隙呈各向异性的层状孔结构，孔壁上均匀分布有机
‑
无机交联成分，其中有机
‑
无机交联成分包括细菌纤维素、银纳米线、掺杂氧化锡锑纳米颗粒及
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
溶胶交联结构。2.根据权利要求1所述气凝胶基材料，其特征在于，所述有机
‑
无机交联为银纳米线与细菌纤维素形成牢固氢键，而疏水性
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
溶胶充当纳米胶带把交联的银纳米线
‑
细菌纤维素的弱界面牢固焊接，形成有机
‑
无机交联结构，掺杂氧化锡锑纳米颗粒均匀粘附在有机
‑
无机交联结构中。3.根据权利要求1所述气凝胶基材料，其特征在于，所述细菌纤维素、银纳米线、掺杂氧化锡锑纳米颗粒及
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
溶胶的质量比为(16～20):(10
‑
14):(0.3～2.7):(0.06～0.08)。4.一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料的制备方法，包括：(1)将甲基三甲氧基硅烷溶胶置于乙酸水溶液中，搅拌至完全水解，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏志，位艳芳，李克睿，李耀刚，侯成义，张青红，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：