1.本发明的复合吸波材料及其制备方法（一）(图)

1.本发明涉及功能材料领域的电磁吸波材料，具体为一种多维四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合吸波材料及其制备方法。

背景技术：

2.近年来，无线电子通信技术和设备的飞速发展给人类带来了便利，同时伴随而来的电磁波干扰和污染问题也严重影响了周边精密设备的运行和人体健康。因此，迫切需要一种兼具重量轻、宽带、吸波能力强、厚度薄的吸波材料来解决这些问题。这类能有效衰减电磁波的材料按其损耗机理可分为介电损耗吸收材料和磁损耗吸收材料。但是，上述几种单一成分的材料不可避免地存在阻抗匹配差或衰减能力弱等缺点，以至于不能满足“轻、薄、强、宽”的要求。因此，构建了具有磁损耗和电损耗的复合材料。吸波材料已成为目前的研究热点。研究表明，两者的有效结合可以解决阻抗失配问题，让更多的电磁波进入内部。另一方面，在各种损耗机制和界面效应的控制下，电磁波可以快速损耗和转化。对于其他形式的能量，大大提高了复合材料的吸收性能。遗憾的是，此类复合材料的制备工艺大多较为复杂、成本高、收率低，不能满足实际需要。同时，如何设计材料的微观结构和调整组分的比例，避免因密度过大、性能不佳而导致最终复合材料出现磁性颗粒在碳基体上分布不均、团聚、比例过大等现象也是当务之急。需要解决。主题。

3.与传统碳材料相比，生物质碳作为一种低成本、可再生、环保的新型材料在电磁吸收领域备受追捧。具体而言，大多数生物质具有其独特的微观结构，如多孔结构、层状结构、中空管状结构等，其结构多样性可以通过简单的高温炭化来保存，而生物质炭表面往往含有大量的氧官能团有利于吸引金属离子，从而成功地形成磁性碳基复合材料。研究发现，具有多孔结构的生物质碳材料不仅有利于电磁波的多次反射和改善阻抗匹配，而且可以降低材料的整体密度。

技术实施要素：

4.鉴于上述技术现状，本发明提供了一种多维四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合吸波材料及其制备方法。

5.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种多维四氧化二钴阵列/生物质基多孔碳片复合吸波材料，多维四氧化钴阵列和生物质衍生多孔碳片，多维四氧化钴阵列单元的形状为针状、片状和海胆球形中的一种，多孔碳片的生物质来源为千几页纸。

6.本发明提供的多维四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合吸波材料的制备方法包括以下步骤： 步骤一、制备生物质基多孔碳片材料：纸张经过清洁、干燥、气体保护

在去离子水中，磁力搅拌至完全溶解后，加入200mg步骤1得到的多孔碳片，继续搅拌120min；将上述混合溶液转移至50ml聚四氟乙烯衬管中，120℃水热加热反应9h后，将得到的固体产物用乙醇和去离子水过滤3次，干燥，得到淡粉色前驱体。最后，将上述前驱体在空气中350℃煅烧120min，冷却得到四氧化钴海胆球形阵列。/生物质衍生的多孔碳片复合吸波材料。

18. 以上制备的产品测试如下： (a) 辐照源为 cu-kα (λ=1.54

ꢀå

) X射线衍射（简称xrd，下同）确定样品的晶体结构。

19.(b)采用扫描电镜(简称sem，下同)和透射电镜(简称tem)观察样品的微观形貌。

20.(c) 材料​​的电磁参数（复介电常数和复磁导率）由ceyear 3672b-s 矢量网络分析仪在2-18 GHz 频率范围内测定。试样制备：将产品与占总重量35%的石蜡混合均匀，然后压成圆环（外径：7.0 mm，内径3.04 mm） .

21.实施例2：本实施例中制备的产品为片状四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合吸波材料。

22.上述片状四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合材料的制备方法如下： 步骤1氧化钴 磁性，分别用去离子水和无水乙醇超声清洗3次后，将一千张纸放入烘箱中，在 60°C 下干燥 12 小时；将干燥后的千张纸在氩气气氛中以5℃/min的速率加热至700℃，煅烧120min，随炉冷却至室温，得到生物质基多孔碳片材。

23.步骤2，将291.5mg六水合硝酸钴、300.3mg尿素、109.8mg氟化铵加入40ml去离子水中，磁化后搅拌至完全溶解，加入步骤1得到的多孔碳片200mg，继续搅拌120min；将上述混合溶液转移到体积为50ml的聚四氟乙烯衬管中，120℃水热反应9h，得到的固体产物用乙醇和去离子水过滤3次，干燥后得到淡粉色前驱体; 最后，将上述前驱体在空气中350℃煅烧120min，冷却得到片状四氧化钴阵列/生物质衍生物多孔碳片复合吸波材料。对上述制备的产品进行了测试，

24.实施例3：本实施例制备的产品为针状四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合吸波材料。

25.上述片状四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合材料的制备方法如下： 步骤1，分别用去离子水和无水乙醇超声清洗3次后，放入将一千张纸放入烤箱中氧化钴 磁性，在 60°C 下干燥 12 小时；将干燥后的千张纸在氩气气氛中以5℃/min的速率加热至700℃，煅烧120min，随炉冷却至室温，得到生物质基多孔碳片材。

26.步骤2，磁化后在40ml去离子水中加入291.5mg六水合硝酸钴、300.3mg尿素、148.2mg氟化铵搅拌至完全溶解，加入步骤1得到的多孔碳片200mg，继续搅拌120min；将上述混合溶液转移到50ml PTFE内衬中，120℃水热反应9h，得到的固体产物用乙醇和去离子水抽滤3次，干燥得到淡粉色前驱体。最后，将上述前驱体在空气中350 ℃下煅烧120 min，冷却后得到针状四氧化钴阵列/生物质衍生的多孔碳片复合吸收体。对上述制备的产品进行了测试，

27.比较例：本例是上述实施例1、2、3的比较例。

28.本例中，所得产品为生物质基多孔碳片材。

29.上述生物质基多孔碳片材的制备方法如下：将1000张纸分别用去离子水和无水乙醇超声清洗3次后，放入60℃的烘箱中。 ℃干燥12小时；将千张纸在氩气气氛中以5℃/min的速率加热至700℃，煅烧120min，随炉冷却至室温，得到生物质基多孔碳片材。

30.对上述产品进行测试，xrd和sem/tem的检测方法内容与实施例1完全相同。

31.实施例1-3和对比例制备的材料的相变如图1所示，实施例1-3和对比例制备的材料的微观形貌如图1 2所示，实施例1-3和对比例制备的材料的吸收性能如下表1所示，结果如图3所示。

32.表1：实施例1-3和对比例中的反射损耗，吸收性能表表1中符号的含义如下：rl——反射损耗；rl

分钟

- 最小的反射损失。

33.相分析： 如图1所示，实施例1-3制备的样品由四氧化钴和石墨化碳两相组成，而对比例仅显示出典型的石墨衍射峰。

34.微观形貌变化分析：如图2所示，随着水热反应时间和氟化铵浓度的变化，实施例1-3中的四氧化钴阵列单元呈现出海胆球状、片状和针状形状均匀地覆盖在多孔碳片基材表面，说明本发明改变水热条件可以实现对产品微观形貌的调控。其中，海胆球形四氧化钴的平均直径为8-12μm，片状四氧化钴的厚度为80-100nm，针状四氧化钴的长度为4-6μm；对比例制备的多孔碳片呈蝉翼状，显微扁平，

35.吸波性能分析：从表1和图3可以看出，当载荷为35%，即本发明的吸波复合材料质量为35%时，质量粘合剂的含量为65%，其中粘度为35%。一种粘合剂环氧树脂或石蜡，随着四氧化钴表面从海胆球形转变为片状和针状，样品的吸波性能，特别是有效吸收带宽范围得到显着改善。在实测频率范围内，实施例1制备的样品在3.5 mm处的rlmin值仅为-12.5 db，有效吸收带宽仅为1 ghz，表明Dos不具有良好的吸收性能；当涂层厚度为2.5 mm时，实施例2制备的样品的有效吸收带宽达到5.7 ghz，但在4 mm处的反射rlmin值仅为-17.9 db；相比之下，实施例 3 中制备的样品表现出优异的反射损耗 (- 60.5 db)，而吸收带宽增加到 6.8 ghz。可以看出，实施例3得到的产品在c-ku频段（4-18ghz）范围内表现出优异的吸波性能。当氟化铵与多孔碳的质量比超过1.13时，得到的四氧化钴在多孔碳中分布不均匀，发生团聚，导致吸波性能变差。对于应用潜力，比较例中制备的样品具有反射损耗（-53.

36.综上所述，通过简单的热处理和水热反应，可以制备出多维四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合吸波材料，特别是工艺参数可以有效调节体系的微观结构可以实现磁电损耗的协同效应，优化阻抗匹配，从而提高最终的吸波性能。其中，针状四氧化钴阵列/生物质基多孔碳片复合材料表现出优异的电磁波吸收性能可归因于其特殊的微观结构和合适的组成比。因此，复合材料是一种理想的吸波材料，可面向实际应用。

37.上述实施例系统地详细描述了本发明的技术方案。应当理解，上述实施例仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则范围内所作的任何修改、增加或等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。