本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石英基吸波材料。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對環(huán)境的影響日益增大。在機場、機航班因電磁波干擾無法起飛而誤點；在醫(yī)院、移動電話常會干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學的一大課題。

吸波材料指能吸收、衰減投射到材料表面的電磁波能量，并將電磁能通過材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗轉(zhuǎn)換成成熱能等其它形式的能量耗散掉的一類功能材料。吸波材料由吸收劑、膠黏劑及各種助劑組成，其中吸收劑的電磁性能決定了吸波涂層性能的好壞，在細胞材料中起到關(guān)鍵的錯用。

本發(fā)明人提出了一種吸波材料結(jié)構(gòu)，其自上而下由阻抗匹配層、損耗層和反射層組成，每層作用不同，其含有的物質(zhì)也不盡相同。經(jīng)過多種試驗驗證，證明該結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理有效的。因此本發(fā)明人對各個功能層進行物料選擇優(yōu)化改進，以期優(yōu)化其吸波性能，研究并改進了各個功能層材料之間的特定配合關(guān)系，同時衍生了一系列申請。

隨著現(xiàn)代工藝的發(fā)展，對吸波材料的要求越來越高，要求在吸波效果較好的同時，具備較好的物理機械性能、較好的耐高溫性以及使用維護簡單等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種石英基吸波材料，其應(yīng)用于所述反射層中，與阻抗層中的特定組分形成配合關(guān)系，能夠使得材料的吸波性能大幅提高。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種吸波材料，特別是一種石英基吸波材料，其自上而下由阻抗匹配層、損耗層和反射層組成，阻抗匹配層由2-5wt％石墨烯粉末/四氧化三鐵粉體分散到氯丁橡膠中形成，損耗層為羥基鐵粉分散到氯丁橡膠中形成，反射層由5-20wt％石英/炭黑復(fù)合材料分散到氯丁橡膠中形成。

炭黑屬于一種導(dǎo)電填料，因此本發(fā)明的石英/炭黑復(fù)合材料，其對電磁波的屏蔽主要依賴于對入射電磁波的反射作用。當電磁波入射到本發(fā)明的石英/炭黑復(fù)合材料表面時，其材料內(nèi)部發(fā)生嚴重極化，使電磁場的震蕩在材料內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中形成渦流，使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗掉。當炭黑含量在材料內(nèi)部形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)數(shù)目增加，材料的導(dǎo)電性能增強，使得電磁波在材料表面的反射性能增強，材料的屏蔽性能也隨之增強。

由于炭黑的高導(dǎo)電性和隧道導(dǎo)電效應(yīng)，一般只需要很少的炭黑添加量，就可以形成比較發(fā)達的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過與基體材料混合后可以保證基體材料具有良好的力學性能，因此本發(fā)明的石英/炭黑復(fù)合材料中，炭黑的體積百分含量為1-15vol％。

本發(fā)明的所述石英/炭黑復(fù)合材料的制備方法如下：

(1)按照比例將石英粉和炭黑放入球磨機，球磨4-6小時，得到粉料；

(2)加入占粉料質(zhì)量20-30wt％的水玻璃，再加入占粉料質(zhì)量20-30wt的濃度為8-12wt％的聚乙烯醇，攪拌混合均勻后，壓制成型；

(3)將所述成型得到的成型制品加熱到180-220℃，恒溫至少3小時；

(4)將熱處理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑復(fù)合材料。

優(yōu)選的，本發(fā)明的所述石墨烯粉末/四氧化三鐵粉體制備方法如下：

(1)在冰浴條件下，機械攪拌條件下，在98％濃硫酸中加入鱗片石墨粉，再加入占石墨粉50-80wt％的硝酸鈉，和占石墨粉2-4倍重量的高錳酸鉀，冰浴下反應(yīng)30-120min；

(2)加熱至30-40℃恒溫4-5h，加入去離子水和雙氧水，攪拌1-3h，加入5％濃度的HCl離心洗滌直至無硫酸根離子，干燥后得到氧化石墨烯；

(3)將所述的氧化石墨烯分散到無水乙醇溶液中，超聲分散得到氧化石墨烯膠體溶液；

(4)將所述氧化石墨烯膠體溶液加熱到65-75℃，攪拌下加入質(zhì)量濃度為70-85％的水合肼，反應(yīng)0.5-2小時后，按照石墨烯:四氧化三鐵質(zhì)量比為2:1～1:2的比例，加入四氧化三鐵粉末，混合均勻；

(5)離心分離并洗滌，真空干燥得到石墨烯/四氧化三鐵粉體。

本發(fā)明通過特定的配方組分，設(shè)計了阻抗匹配層/損耗層/反射層構(gòu)成的三層復(fù)合薄膜，其正面的吸波效果顯著優(yōu)于反面，證明了所述薄膜結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確。

本發(fā)明所述的吸波材料，其在厚度為0.2mm時，當采用石墨作為反射層主物質(zhì)時，其最大吸收僅為-9.46dB。當替換為本發(fā)明的石英/炭黑復(fù)合材料時，其屏蔽性能增加到-35～-37dB，本發(fā)明的反射物質(zhì)性能優(yōu)異。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例1

一種石英基吸波材料，其自上而下由阻抗匹配層、損耗層和反射層組成，阻抗匹配層由2wt％石墨烯粉末/四氧化三鐵粉體分散到氯丁橡膠中形成，損耗層為羥基鐵粉分散到氯丁橡膠中形成，反射層由石英/炭黑復(fù)合材料分散到氯丁橡膠中形成。所述石英/炭黑復(fù)合材料中，炭黑占8wt％。

所述石英/炭黑復(fù)合材料的制備方法如下：

(1)按照比例將石英粉和炭黑放入球磨機，球磨4小時，得到粉料；

(2)加入占粉料質(zhì)量20wt％的水玻璃，再加入占粉料質(zhì)量20wt％的濃度為8wt％的聚乙烯醇，攪拌混合均勻后，壓制成型；

(3)將所述成型得到的成型制品加熱到180℃，恒溫至少3小時；

(4)將熱處理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑復(fù)合材料。

經(jīng)測試，該吸波材料，其在厚度為0.2mm時，屏蔽性能增加到-35～-37dB。

對比例1

一種石墨烯改性的四氧化三鐵吸波材料，其自上而下由阻抗匹配層、損耗層和反射層組成，阻抗匹配層由石墨烯粉末/四氧化三鐵粉體分散到氯丁橡膠中形成，損耗層為羥基鐵粉分散到氯丁橡膠中形成，反射層由石墨分散到氯丁橡膠中形成，所述阻抗匹配層含有2％的石墨烯粉末/四氧化三鐵粉體。

所述石墨烯/四氧化三鐵粉體制備方法如下：

(1)在冰浴條件下，機械攪拌條件下，在98％濃硫酸中加入鱗片石墨粉，再加入占石墨粉80wt％的硝酸鈉，和占石墨粉2倍重量的高錳酸鉀，冰浴下反應(yīng)30min；

(2)加熱至30℃恒溫4h，加入去離子水和雙氧水，攪拌1h，加入5％濃度的HCl離心洗滌直至無硫酸根離子，干燥后得到氧化石墨烯；

(3)將所述的氧化石墨烯分散到無水乙醇溶液中，超聲分散得到氧化石墨烯膠體溶液；

(4)將所述氧化石墨烯膠體溶液加熱到65℃，攪拌下加入質(zhì)量濃度為85％的水合肼，反應(yīng)0.5小時后，按照石墨烯:四氧化三鐵質(zhì)量比為1:2的比例，加入四氧化三鐵粉末，混合均勻；

(5)離心分離并洗滌，真空干燥得到石墨烯/四氧化三鐵粉體。

對比例1所述的吸波材料，其在厚度為0.2mm時，其最大吸收位-9.46dB。

實施例1與對比例1的對比證明，本發(fā)明所述的石英/炭黑復(fù)合材料，能顯著增強吸波性能。