通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料制备
，涉及通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法
。

技术介绍

[0002]近几十年来，电磁波
(EMW)
被广泛应用于通信
、
医疗及军事等领域，产生了大量的电磁波污染，这会严重影响设备运行以及人体健康
。
抑制电磁波污染的方法有屏蔽电磁干扰
(EMI)
和吸收电磁波两种
。
然而，对于最近报道的
EMI
屏蔽材料，
A/R
比仍低于1，这意味着超过一半的
EMW
在空气
/
材料的界面处被反射并造成二次
EMW
污染
。
开发高效的
EMW
吸收材料是解决
EMW
污染的可靠方法之一
。
在
EMW
吸收材料方面，多孔无机材料，如多孔碳
、SiC
泡沫
、
空心
Co/C
和多孔
Ni@SiO2/
石墨烯等，具有质量轻
、
阻抗匹配好
、
多重散射等优异性能，但无机材料的力学性能较差，这极大地限制了其应用
。
相比之下，导电聚合物复合材料具有耐化学性
、
低密度
、
易加工和可调电性能等优点，有望成为高效的
>EMW
吸收材料
。
[0003]对于碳纳米填料
/
聚合物纳米复合材料而言，
EMW
的衰减机制主要包括导电损耗和相邻导电纳米填料之间的极化损耗
。
因此，为了改善纳米复合材料的传导损失，研究者开展了大量基于多壁碳纳米管
(MWCNT)、
石墨烯和
MXene
的纳米复合材料的研究
。
然而，由于这些纳米填料具有优异的导电性，使得纳米复合材料因阻抗匹配变差而表现出以反射为主的
EMI
屏蔽性能
。
因此，从原子尺度到纳米
/
微米尺度，人们都在努力调节纳米复合材料的传导损失和极化损失，以提高纳米复合材料的
EMW
吸收性能
。
在原子尺度上，已有通过杂原子掺杂
、
原子空位产生和官能团修饰等化学方法来调控材料的介电性能和
EMW
吸收性能的报道
。
在纳米
/
微米界面结构设计中，有将
ZnO
纳米线与石墨烯结合，增强阻抗匹配和界面极化损失的报道
。
然而，在这些方法基本都需要用到大量的化学溶剂，且操作相对繁琐
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法，以提高聚合物纳米复合发泡材料的
EMW
吸收性能
。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法，包括以下步骤：
[0007](1)
将
1D
纳米导电填料与聚合物基体材料共混，将所得共混物制备成成型坯体；该成型坯体中，
1D
纳米导电填料的含量为
1wt
％～
5wt
％；
[0008](2)
利用高压流体对成型坯体进行发泡，控制发泡条件使得泡孔壁中的
1D
纳米导电填料之间的平均最短距离在6～
13nm
之间，所得纳米复合发泡材料即能通过隧穿损耗强化电磁波吸收性能
。
[0009]上述技术方案的步骤
(2)
中，通过控制泡孔壁拉伸比在
2.5
～5之间
、
控制纳米复合发泡材料的空隙率在
65
％～
95
％之间，来调控泡孔壁中的
1D
纳米导电填料之间的平均最短
距离在6～
13nm
之间
。
[0010]上述技术方案的步骤
(2)
中：当成型坯体中
1D
纳米导电填料的含量在
[1wt
％，
3wt
％
)
区间时，控制泡孔壁拉伸比在
2.5
～3之间
、
控制纳米复合发泡材料的空隙率在
65
％～
70
％之间；当成型坯体中
1D
纳米导电填料的含量在
[3wt
％，
4wt
％
)
区间时，控制泡孔壁拉伸比在
2.7
～4之间
、
控制纳米复合发泡材料的空隙率在
70
％～
95
％之间；当成型坯体中
1D
纳米导电填料的含量在
[4wt
％，
5wt
％
]区间时，控制泡孔壁拉伸比在
3.6
～5之间
、
控制纳米复合发泡材料的空隙率在
85
％～
95
％之间
。
[0011]上述技术方案中，所述
1D
纳米导电填料为碳纳米纤维
。
[0012]上述技术方案中，所述聚合物基体材料为热塑性聚合物
。
[0013]上述技术方案的步骤
(2)
中，利用高压流体对成型坯体进行发泡的方法如下：将成型坯体置于高压腔体中，向高压腔体中通入作为物理发泡剂的气体，控制高压腔体内的温度至发泡温度，控制高压腔体内的压力至物理发泡剂转变为超临界状态，保持前述温度和压力条件进行溶胀直到发泡剂在坯体中达到饱和，然后泄压发泡
。
进一步地，所述作为物理发泡剂的气体为
CO2或者
N2。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案可以产生以下有益的技术效果：
[0015]1.
本专利技术提供了一种通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法，利用超临界流体发泡加工过程中的孔壁拉伸效应，实现了孔壁内
1D
纳米导电填料物理距离的精准调控，并进一步发现通过控制发泡条件使得泡孔壁中的
1D
纳米导电填料之间的平均最短距离在6～
13nm
之间时，制备得到的纳米复合发泡材料即能通过隧穿损耗强化电磁波吸收性能
。
更具体地，通过控制
1D
纳米导电填料含量
、
复合纳米发票材料的孔隙率和孔壁拉伸程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将
1D
纳米导电填料与聚合物基体材料共混，将所得共混物制备成成型坯体；该成型坯体中，
1D
纳米导电填料的含量为
1wt
％～
5wt
％；
(2)
利用高压流体对成型坯体进行发泡，控制发泡条件使得泡孔壁中的
1D
纳米导电填料之间的平均最短距离在6～
13nm
之间，所得纳米复合发泡材料即能通过隧穿损耗强化电磁波吸收性能
。2.
根据权利要求1所述通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法，其特征在于，步骤
(2)
中，通过控制泡孔壁拉伸比在
2.5
～5之间
、
控制纳米复合发泡材料的空隙率在
65
％～
95
％之间，来调控泡孔壁中的
1D
纳米导电填料之间的平均最短距离在6～
13nm
之间
。3.
根据权利要求2所述通过隧穿损耗强化纳米复合发泡材料电磁波吸收性能的方法，其特征在于，步骤
(2)
中：当成型坯体中
1D
纳米导电填料的含量在
[1wt
％，
3wt
％
)
区间时，控制泡孔壁拉伸比在
2.5
～3之间
、
控制纳米复合发泡材料的空隙率在
65
％～
70
％之间；当成型坯体中
1D
纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏剑，马昊宇，李光宪，朴哲范，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：