【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于吸波材料，具体涉及一种碳复合吸波材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着季节的更迭，动车组空调、汽车空调、家用空调和商用空调等使用频繁，产生了大量的废滤棉固废物。废滤棉具有纤维网络骨架结构，其主要成分为聚酯纤维，属于高分子废弃物，不易破碎，在空气中燃烧易产生大量烟尘和有害气体。大量的废滤棉，堆叠存放占用场地，不仅影响了环境，而且还存在轻质漂浮物存放安全管理隐患。因此，需要一种科学有效且无害化的方法处理废滤棉，避免其对环境和人类健康的影响，实现资源化的回收利用。
2、目前，对废滤棉的处理方式是将其送至回收处理机构进行处理。其中主要包括机械分离和高温焚烧等方法，其中机械分离法是将废滤棉中纤维材料重新加工和利用，但是对废滤棉的综合利用率并不高，主要集中在低附加值产品的应用上。而高温焚烧法是利用高温将废滤棉中的可燃物质燃烧掉，然后将燃烧产生的废渣进行填埋，但高温焚烧法产生的废气和废渣都会对环境造成一定的危害。因此，在寻求废滤棉无害化处理和再利用的同时，应综合考虑合理性、安全性和高附加值性等多个方面。
3、随着信息技术的迅速进步，无线通信设备产生的电磁干扰和辐射已经对人类健康造成了一定威胁。吸波材料能够将电磁辐射转变成热能等，有效削弱电磁波影响。因其可以有效保护人体健康，保证电子设备的正常运行而备受关注。近年来，碳基复合材料因其低密度、高导电性及大量界面优势，能高效吸收电磁波，被视为有前途的微波吸收材料。尽管其有很多好处，但碳材料(如石墨烯、碳纳米管等)昂贵而复杂的合成过程严重限制了大规模的应用。>
4、综上，如果将设计一种解决方案，利用废滤棉作为原料，制备出低成本且具有高附加值的吸波复合材料，既可避免废滤棉对环境和人体健康的危害，又能实现废滤棉的高值资源化利用，将具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种碳复合吸波材料的制备方法。该方法能够回收废滤棉，实现高附加值利用，减少对环境和人体健康的危害，且具有优异的微波吸收性能。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种碳复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、将废滤棉剪成小块，加入碱溶液中浸泡并水浴处理，然后将处理后的废滤棉取出用去离子水洗涤数次至中性、干燥，得到预处理后的废滤棉；
4、s2、配置磁性金属盐溶液，加入预处理后的废滤棉，静置浸渍均匀后取出干燥，获得前驱体；
5、s3、将前驱体置于保护性气氛中，600℃-900℃温度下保温烧结1-2h，制得复合吸波材料。
6、作为碳复合吸波材料的制备方法进一步地改进：
7、优选的，所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，浓度为5wt％-10wt％。
8、优选的，水浴条件的温度为80-100℃，时间6-10h，干燥的温度为40-80℃，时间为4-10h。
9、优选的，所述的磁性金属盐的浓度为0.1-1mol/l，磁性金属盐溶液中添加预处理后的废滤棉的量为0.01-0.1g/ml。
10、优选的，所述的磁性金属盐为钴盐、铁盐和镍盐中一种或两种以上的组合。
11、优选的，当磁性金属盐为两种盐的组合时，两种盐组合的摩尔比值为0.1-10。
12、优选的，步骤s2中浸渍时间为6-24h，干燥温度为40-60℃，时间为8-12h。
13、优选的，步骤s3中通过梯度升温的方式升温至烧结温度，具体工艺为：以5-10℃/min的升温速率由室温升至300-400℃，然后再以5-10℃/min的升温速率升温至烧结温度。所述保护性气氛氩气或惰性气氛。
14、本专利技术的目的之二是提供一种上述任意一项所述的碳复合吸波材料的制备方法制得的碳复合吸波材料。
15、作为碳复合吸波材料进一步改进：
16、优选的，所述碳复合吸波材料应用于电磁波屏蔽和电磁波吸收领域。
17、本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
18、1)本专利技术提供一种碳复合吸波材料的制备方法，以废滤棉为原料，用碱溶液浸泡进行水浴处理，去除废滤棉表面胶后，浸渍到磁性金属盐溶液中，然后经过高温烧结，制得碳复合吸波材料。
19、复合吸波材料优异的电磁波吸收性能来源于制备过程中磁性金属离子均匀负载在废滤棉的表面，然后将负载磁性金属离子的废滤棉在惰性气氛下烧结，使废滤棉发生碳化。同时，磁性金属离子发生碳热还原反应转化为纳米金属单质或合金粒子负载在碳的表面。复合吸波材料表面适量的金属单质或合金可以有效地改善电磁阻抗匹配，同时复合吸波材料存在丰富的异质界面可形成大量的界面极化，碳基体中的极性基团和缺陷可导致偶极子极化，这些有利于提升复合吸波材料的吸波性能。
20、本专利技术采用浸渍法结合热处理制得复合吸波材料，制备工艺简便易行、成本低廉。在产品制备过程中所使用的浸渍液可循环利用，且无需使用复杂的合成设备和有机溶剂，适合工业化生产。
21、2)通过本专利技术制备的复合吸波材料，不仅匹配厚度薄、有效吸收带宽宽、微波吸收强，吸收能力几乎覆盖x波段和ku波段，且电磁参数和吸波性能可通过改变浸渍液中金属盐溶液浓度、烧结温度或时间和匹配层厚度等进行调控，以满足不同应用环境的需求。最小反射损耗rlmin达到-67.46db，最宽有效吸收带宽达到5.20ghz。与碳纳米管、碳纤维和石墨烯等碳基吸波材料相比，本专利技术中涉及的废滤棉原料廉价易得，且制备工艺无污染。这种低成本的高效复合吸波材料可被广泛用于无线通信设备的电磁屏蔽、减少雷达系统中信号的反射以及构建航空航天飞行器隐身材料等领域。
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1.一种碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，浓度为5wt％-10wt％。
3.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，水浴条件的温度为80-100℃，时间6-10h，干燥的温度为40-80℃，时间为4-10h。
4.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性金属盐的浓度为0.1-1mol/L，磁性金属盐溶液中添加预处理后的废滤棉的量为0.01-0.1g/ml。
5.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性金属盐为钴盐、铁盐和镍盐中一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求5所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，当磁性金属盐为两种盐的组合时，两种盐组合的摩尔比值为0.1-10。
7.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中浸渍时间为6-24h，干燥温度为40-60℃，时间为8-12h。>
8.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中通过梯度升温的方式升温至烧结温度，具体工艺为：以5-10℃/min的升温速率由室温升至300-400℃，然后再以5-10℃/min的升温速率升温至烧结温度。所述保护性气氛氩气或惰性气氛。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的碳复合吸波材料的制备方法制得的碳复合吸波材料。
10.根据权利要求9所述的碳复合吸波材料，其特征在于，所述碳复合吸波材料应用于电磁波屏蔽和电磁波吸收领域。
...【技术特征摘要】
1.一种碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，浓度为5wt％-10wt％。
3.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，水浴条件的温度为80-100℃，时间6-10h，干燥的温度为40-80℃，时间为4-10h。
4.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性金属盐的浓度为0.1-1mol/l，磁性金属盐溶液中添加预处理后的废滤棉的量为0.01-0.1g/ml。
5.根据权利要求1所述的碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述的磁性金属盐为钴盐、铁盐和镍盐中一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求5所述的碳复...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴雪平，王辉辉，张先龙，吴玉程，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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