CN106340726A - 磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料及其制备方法；所述材料由碳气凝胶经过敏华、化学镀、冷冻干燥或超临界干燥制备而成，气凝胶是由磁性金属纳米颗粒和多孔碳骨架构成，纳米磁性金属粒子均匀的分布在碳气凝胶表面，其同时具有磁性、导电性、低密度、高比表面积和纳米多孔结构。由于以上特性，该类气凝胶材料在电磁吸波领域具有较佳的应用前景，可在较低添加量下，实现电磁波宽频强吸收。

Description

磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及吸波材料制备技术领域，具体涉及一种磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着光、电、磁等侦查技术在军事领域的广泛应用，相应的反侦察技术受到了人们越来越多的关注。其中电磁吸波材料，可以在不改变武器***外形设计的前提下，有效降低武器装备的雷达散射截面，提高其生存防御能力，成为各国军方的研究热点。理想的吸波材料需要满足“厚度薄、质量轻、吸收频率宽、吸收能力强”的要求。传统的吸波材料主要通过电损耗(如导电聚合物、TiO₂、SiO₂、ZnO、BaTiO₃等)或磁损耗(如Fe、Co、Ni、Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃等)将电磁波转换为热能，实现对入射电磁波的吸收。这类材料通常具有较高的密度和单一的损耗能力，需要较高的添加量(50-70wt％)和较厚的涂层厚度，才可达到较佳的吸波性能(最大反射损耗RLmax<-30dB)，导致隐身涂层的重量大幅增加。近年来，以磁性纳米粒子改性的导电复合材料，因可以同时通过电损耗和磁损耗吸波，具有较佳的阻抗匹配特性，而具有较强的吸波能力，被认为是传统隐身材料的有效的替代者。这类复合材料虽可在较低涂层厚度的情况下，实现电磁波强吸收，但仍需要相对较高的吸波材料添加量(20-50wt％)，同时吸波材料自身具有较高的密度(＞1g/cm^-3)，对降低隐身涂层自重极为不利。因此，在保持磁性导电复合材料强吸波能力的基础上，尽可能的降低吸波材料的密度和所需添加量，是十分必要的。

气凝胶具有低密度、高比表面积、以及丰富的多孔结构，是近年来的一种“明星”材料。最近研究发现，相比传统非孔吸波剂，导电或磁性气凝胶吸波材料具有更低的密度，且可在相对较低添加量下，获得一定的吸波效果(Compos.Sci.Technol.117,2015,117,32)。多孔结构一方面会降低材料密度，另一方面可通过界面多步反射吸收电磁波，增强材料吸波能力。但这类材料通常具有单一的磁性或导电性，并不能达到宽频强吸收的要求。如果气凝胶同时具有磁性和导电性，其将具有低密度和高阻抗匹配特性，可通过电损耗、磁损耗、界面极化损失以及多步反射吸收电磁波，可能在很低添加量的情况下，实现入射波宽频强吸收。然而单功能的磁性或导电气凝胶常见文献报道，双功能的磁性导电气凝胶牵涉到的材料设计及合成较为复杂，目前少有报道。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料，所述纳米金属/碳气凝胶吸波材料主要由炭和金属纳米颗粒组成，其中炭以碳气凝胶重量计为75～99％，金属纳米颗粒以碳气凝胶重量计为1～25％。

优选的是，所述吸波材料的比表面积介于300～700g/m²，电导率介于0.01～1S/m，饱和磁场强度介于0.5～10emu/g，且该吸波材料使用时最小反射损耗介于-20～-60dB，吸波有效带宽介于2-5dB。

优选的是，所述碳气凝胶为间苯二酚-甲醛碳气凝胶、苯酚-甲醛碳气凝胶、对苯二酚-甲醛碳气凝胶和间苯三酚-甲醛碳气凝胶中的任意一种。

优选的是，所述金属纳米颗粒为Ni或Co。

本发明还提供一种上述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将碳气凝胶加入PdCl₂或SnCl₂敏化液中浸泡至少1h；然后用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂或SnCl₂；

步骤二、将步骤一中处理后的碳气凝胶浸泡入金属化学镀液中，进行化学镀1-12天，获得纳米金属/碳复合材料；

步骤三、将得到的纳米金属/碳复合材料干燥，即得到磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料。

优选的是，所述金属化学镀液为化学镀镍溶液或化学镀钴溶液；所述化学镀镍溶液的配方为：0.05～0.3重量份NiCl₂·6H₂O、20体积份去离子水、5体积份乙醇、2体积份氨水以及2体积份水合肼；所述化学镀钴溶液的配方为：0.1～0.4重量份CoCl₂·6H₂O、20重量份去离子水、5重量份乙醇、2重量份氨水以及2重量份水合肼。

优选的是，所述步骤三中的干燥为超临界干燥或冷冻干燥中的一种；所述超临界干燥中，在干燥前须将纳米金属/碳复合材料用去离子水进行浸泡洗涤，然后用乙醇或丙酮进行溶剂置换并超临界干燥；所述冷冻干燥中，在干燥前须将得纳米金属/碳复合材料用去离子水进行浸泡洗涤后冷冻干燥，即得到磁性导电纳米金属/碳气凝胶。

优选的是，所述冷冻干燥包括以下步骤：

步骤Ⅰ、将纳米金属/碳复合材料预冷冻：冷冻温度-30～-50℃，冷冻时间1～3小时；

步骤Ⅱ、将预冷冻后的纳米金属/碳复合材料升温至25℃，保持2～4小时；

步骤Ⅲ、冷冻干燥：将步骤Ⅱ得到的纳米金属/碳复合材料加入真空冷冻干燥机中，设置冷阱温度为-50～-85℃，真空度为500mpa～50pa，冷冻干燥时间5-10h，得到磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料。

优选的是，所述金属化学镀液为化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液的配方为：0.05～0.3重量份NiCl₂·6H₂O、20体积份去离子水、0.01～0.06重量份环己六醇六磷酸脂、1重量份氨基醋酸、0.1体积份加速剂、0.1重量份尿素、0.1重量份防老化剂、0.05重量份苯并三氮唑、0.05体积份甘氨酸、0.06重量份2-氨基吡啶、5体积份乙醇、2体积份氨水以及2体积份水合肼；所述金属化学镀液为化学镀钴溶液，所述化学镀钴溶液的配方为：0.1～0.4重量份CoCl₂·6H₂O、20体积份去离子水、0.01～0.06重量份环己六醇六磷酸脂、1重量份氨基醋酸、0.1体积份加速剂、0.1重量份尿素、0.1重量份防老化剂、0.05重量份苯并三氮唑、0.05体积份甘氨酸、0.06重量份2-氨基吡啶、5体积份乙醇、2体积份氨水以及2体积份水合肼。

优选的是，所述步骤二的过程替换为：将碳气凝胶放置于旋转的支架上，以100～150r/min的速度旋转，然后将金属化学镀液以50～100mL/min的速度喷洒到旋转的碳气凝胶上进行化学镀1～12天，获得纳米金属/碳复合材料。

在本发明中，所述PdCl₂敏化液的制备方法为称取0.05重量份PdCl₂于烧杯中，加入45体积份EtOH和5体积份1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解既得；所述SnCl₂敏化液的制备方法为称取0.05重量份SnCl₂于烧杯中，加入45体积份EtOH和5体积份1mol·L^{- 1}HCl置于超声波清洗仪中超声溶解。

本发明至少包括以下有益效果：

(1)本发明提出一种具有磁性和导电性的纳米金属/碳气凝胶吸波材料，该类气凝胶是由磁性金属纳米颗粒和多孔碳骨架构成，同时具有磁性、导电性、低密度、高比表面积和纳米多孔结构。由于以上特性，该类气凝胶材料可在较低添加量下，实现电磁波宽频强吸收。

(2)本发明提供的气凝胶同时具有适宜的电导率、磁性、阻抗匹配特性、多孔性、低密度和较高的比表面积，在微波吸波领域具有较佳的应用前景。

(3)本发明提供的气凝胶材料同时具有电损耗吸波、磁损耗吸波、界面损耗吸波和多歩反射损耗吸波等特性，可在较低添加量下(5wt％-15wt％)，实现入射电磁波宽频强吸收(最小反射损耗介于-20～-60dB，吸波有效带宽介于2-5dB)。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明实施例1制备的金属/碳气凝胶的扫描电镜SEM图，从图中可见，该气凝胶为致密蜂窝状多孔结构，Ni纳米颗粒均匀的分布在碳气凝胶骨架表面；

图2为本发明实施例1制备的Ni/碳气凝胶的吸波示意图，从中可以看到Ni/碳气凝胶表现出强吸波性能，在添加量仅为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RLmin可达-57dB，有效带宽可达3.7dB。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

另外，需要说明的是以下实施例所得的气凝胶材料的电导率是通过四探针法测得的，磁性质是由磁力计测得，金属纳米含量由EDX测得，比表面积由全自动吸附仪测得，吸波性能由矢量网络分析仪测得。

实施例1：

步骤一、将8.08g间苯二酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^-1NaOH溶液定容溶液至100ml，在室温下凝胶3天后得湿凝胶。对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到间苯二酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到间苯二酚-甲醛碳气凝胶。

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的间苯二酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色，得到Ni/碳复合材料；化学镀Ni配方为：0.3gNiCl2·6H2O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将获得的Ni/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Ni/碳气凝胶；

该气凝胶Ni含量为18wt％；比表面积为416g/m²；电导率为0.1S/cm；Ms为4.7emu/g；Mr为1.7emu/g；Hc为192Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-57dB，有效带宽可达3.7dB。

实施例2：

步骤一、将8.08g苯酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^{- 1}NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶，对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到苯酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到苯酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的苯酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色，得到Ni/碳复合材料；化学镀Ni配方为：0.2gNiCl₂·6H₂O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将获得的Ni/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Ni/碳气凝胶。

该气凝胶Ni含量为12.3wt％；比表面积为522g/m²；电导率为0.1S/cm；Ms为1.2emu/g；Mr为0.17emu/g；Hc为64Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-32dB，有效带宽可达3.7dB。

实施例3：

步骤一、将8.08g苯酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^{- 1}NaOH溶液定容溶液至100ml，在室温下凝胶3天后得湿凝胶；对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到苯酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到苯酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的苯酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色，获得Co/碳复合材料；化学镀Co配方为：0.4gCoCl₂·6H₂O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将步骤二中获得的Co/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Co/碳气凝胶。

该气凝胶Co含量为25wt％；比表面积为300g/m2；电导率为0.01S/cm；Ms为10emu/g；Mr为3.7emu/g；Hc为262Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-60dB，有效带宽可达5dB。

实施例4：

步骤一、将8.08g对苯二酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^-1NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶。对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到对苯二酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到对苯二酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的对苯二酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色，得到Co/碳复合材料；化学镀Co配方为：0.05gNiCl₂·6H₂O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将步骤二中获得的Co/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Co/碳气凝胶。

该气凝胶Co含量为1wt％；比表面积为700g/m²；电导率为1S/cm；Ms为0.5emu/g；Mr为0.07emu/g；Hc为60Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min为-20dB，有效带宽可达3dB。

实施例5

步骤一、将8.08g间苯三酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^-1NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶。对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到间苯三酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到间苯三酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的间苯三酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色。化学镀Co配方为：0.3g CoCl₂·6H₂O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼。

步骤三、将步骤二中获得的Co/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Co/碳气凝胶。

该气凝胶Co含量为15wt％；比表面积为450g/m²；电导率为0.2S/cm；Ms为3.7emu/g；Mr为1.2emu/g；Hc为103Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-45dB，有效带宽可达4.0dB。

实施例6

步骤一、将8.08g苯酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^{- 1}NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶。对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到苯酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到苯酚-甲醛碳气凝胶。

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解；将步骤一中的苯酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色，获得Co/碳复合材料。化学镀Co配方为：0.1gCoCl₂·6H₂O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将步骤二中获得的Co/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Co/碳气凝胶。

该气凝胶Co含量为10wt％；比表面积为510g/m²；电导率为0.5S/cm；Ms为1.7emu/g；Mr为0.6emu/g；Hc为97Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-40dB，有效带宽可达4.0dB。

实施例7：

步骤一、将8.08g苯酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^{- 1}NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶。对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到苯酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到苯酚-甲醛碳气凝胶。

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解；将步骤一中的苯酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色，获得Co/碳复合材料。化学镀Co配方为：0.1gCoCl₂·6H₂O、20mL去离子水、0.01g环己六醇六磷酸脂、1g氨基醋酸、0.1mL加速剂、0.1g尿素、0.1g防老化剂、0.05g苯并三氮唑、0.05mL甘氨酸、0.06g 2-氨基吡啶、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将步骤二中获得的Co/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Co/碳气凝胶。

该气凝胶Co含量为10wt％；比表面积为680g/m²；电导率为1S/cm；Ms为3.5emu/g；Mr为1.2emu/g；Hc为100Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-45dB，有效带宽可达3.0dB。

实施例8：

步骤一、将8.08g间苯二酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^-1NaOH溶液定容溶液至100ml，在室温下凝胶3天后得湿凝胶。对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到间苯二酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到间苯二酚-甲醛碳气凝胶。

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的间苯二酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色，得到Ni/碳复合材料；化学镀Ni配方为：0.3gNiCl₂·6H₂O、20mL去离子水、0.02g环己六醇六磷酸脂、1g氨基醋酸、0.1mL加速剂、0.1g尿素、0.1g防老化剂、0.05g苯并三氮唑、0.05mL甘氨酸、0.06g 2-氨基吡啶、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将获得的Ni/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Ni/碳气凝胶；

该气凝胶Ni含量为18wt％；比表面积为660g/m²；电导率为0.8S/cm；Ms为6.8emu/g；Mr为3.5emu/g；Hc为200Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-58dB，有效带宽可达4.5dB。

实施例9：

步骤一、将8.08g间苯三酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^-1NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶。对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到间苯三酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到间苯三酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的间苯三酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后置于化学镀镍溶液中于常温下进行化学镀，直至溶液由蓝紫色变为无色。化学镀Co配方为：0.3g CoCl₂·6H₂O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼。

步骤三、将步骤二中获得的Co/碳复合材料用去离子水浸泡清洗数遍，然后冷冻干燥，即获得Co/碳气凝胶；

所述冷冻干燥包括以下步骤：

步骤Ⅰ、将纳米金属/碳复合材料预冷冻：冷冻温度-30℃，冷冻时间1小时；

步骤Ⅱ、将预冷冻后的纳米金属/碳复合材料升温至25℃，保持2小时；

步骤Ⅲ、冷冻干燥：将步骤Ⅱ得到的纳米金属/碳复合材料加入真空冷冻干燥机中，设置冷阱温度为-50℃，真空度为500mpa，冷冻干燥时间10h，得到磁性导电Co/碳气凝胶吸波材料。

该Co/碳气凝胶吸波材料Co含量为15wt％；比表面积为680g/m²；电导率为0.3S/cm；Ms为3.9emu/g；Mr为1.5emu/g；Hc为115Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-55dB，有效带宽可达4.6dB。

实施例10：

步骤一、将8.08g苯酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^{- 1}NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶，对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到苯酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到苯酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的苯酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后将苯酚-甲醛碳气凝胶置于旋转的支架上，以100r/min的速度旋转，然后将金属化学镀液以100mL/min的速度喷洒到旋转的碳气凝胶上进行化学镀1～12天，直至溶液由蓝紫色变为无色，得到Ni/碳复合材料；化学镀Ni配方为：0.2g NiCl₂·6H₂O、20mL去离子水、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将获得的Ni/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Ni/碳气凝胶。

该气凝胶Ni含量为12.3wt％；比表面积为650g/m²；电导率为0.8S/cm；Ms为1.5emu/g；Mr为0.25emu/g；Hc为105Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-45dB，有效带宽可达4.2dB。

实施例11：

步骤一、将8.08g苯酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^{- 1}NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶，对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到苯酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到苯酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的苯酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后将苯酚-甲醛碳气凝胶置于旋转的支架上，以100r/min的速度旋转，然后将金属化学镀液以100mL/min的速度喷洒到旋转的碳气凝胶上进行化学镀1～12天，直至溶液由蓝紫色变为无色，得到Ni/碳复合材料；化学镀Ni配方为：0.3g NiCl₂·6H₂O、20mL去离子水、0.02g环己六醇六磷酸脂、1g氨基醋酸、0.1mL加速剂、0.1g尿素、0.1g防老化剂、0.05g苯并三氮唑、0.05mL甘氨酸、0.06g 2-氨基吡啶、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将获得的Ni/碳复合材料用去离子水清洗数遍，然后用丙酮进行溶剂交换7d后进行超临界干燥，即获得Ni/碳气凝胶。

该气凝胶Ni含量为12.3wt％；比表面积为680g/m²；电导率为0.85S/cm；Ms为1.8emu/g；Mr为0.3emu/g；Hc为115Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-50dB，有效带宽可达4.5dB。

实施例12：

步骤一、将8.08g苯酚与甲醛以摩尔比1:2混合后机械搅拌至澄清,用0.2mol·L^{- 1}NaOH溶液定容溶液至100mL，在室温下凝胶3天后得湿凝胶，对湿凝胶进行酸洗老化，溶剂交换，CO₂超临界流体干燥后得到苯酚-甲醛气凝胶，进一步对该气凝胶进行碳化,以1.5℃/min的升温速率加热至1050℃,恒温2h后得到苯酚-甲醛碳气凝胶；

步骤二、称取0.05g PdCl₂于烧杯中，加入45mL EtOH和5mL 1mol·L^-1HCl置于超声波清洗仪中超声溶解，将步骤一中的苯酚-甲醛碳气凝胶置于上述PdCl₂活化液中1d后取出，用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂，然后将苯酚-甲醛碳气凝胶置于旋转的支架上，以100r/min的速度旋转，然后将金属化学镀液以100mL/min的速度喷洒到旋转的碳气凝胶上进行化学镀1～12天，直至溶液由蓝紫色变为无色，得到Ni/碳复合材料；化学镀Ni配方为：0.3g NiCl₂·6H₂O、20mL去离子水、0.02g环己六醇六磷酸脂、1g氨基醋酸、0.1mL加速剂、0.1g尿素、0.1g防老化剂、0.05g苯并三氮唑、0.05mL甘氨酸、0.06g 2-氨基吡啶、5mL乙醇、2mL氨水以及2mL水合肼；

步骤三、将获得的Ni/碳复合材料用去离子水浸泡清洗数遍，然后冷冻干燥，即获得Ni/碳气凝胶；

所述冷冻干燥包括以下步骤：

步骤Ⅰ、将纳米金属/碳复合材料预冷冻：冷冻温度-50℃，冷冻时间3小时；

步骤Ⅱ、将预冷冻后的纳米金属/碳复合材料升温至25℃，保持4小时；

步骤Ⅲ、冷冻干燥：将步骤Ⅱ得到的纳米金属/碳复合材料加入真空冷冻干燥机中，设置冷阱温度为-85℃，真空度为50pa，冷冻干燥时间10h，得到磁性导电Ni/碳气凝胶吸波材料；

该Ni/碳气凝胶Ni含量为12.3wt％；比表面积为700g/m²；电导率为1S/cm；Ms为2emu/g；Mr为0.5emu/g；Hc为125Oe；在添加量为10wt％时，吸波复合材料厚度为2mm时的最低反射损耗RL_min可达-55dB，有效带宽可达4.8dB。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料，其特征在于，所述纳米金属/碳气凝胶吸波材料主要由炭和金属纳米颗粒组成，其中炭以碳气凝胶重量计为75～99％，金属纳米颗粒以碳气凝胶重量计为1～25％。

2.如权利要求1所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料，其特征在于，所述吸波材料的比表面积介于300～700g/m²，电导率介于0.01～1S/m，饱和磁场强度介于0.5～10emu/g，且该吸波材料使用时最小反射损耗介于-20～-60dB，吸波有效带宽介于2-5dB。

3.如权利要求1所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料，其特征在于，所述碳气凝胶为间苯二酚-甲醛碳气凝胶、苯酚-甲醛碳气凝胶、对苯二酚-甲醛碳气凝胶和间苯三酚-甲醛碳气凝胶中的任意一种。

4.如权利要求1所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料，其特征在于，所述金属纳米颗粒为Ni或Co。

5.一种如权利1～4任一项所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将碳气凝胶加入PdCl₂或SnCl₂敏化液中浸泡至少1h；然后用去离子水冲洗以除去水凝胶表面富集的PdCl₂或SnCl₂；

步骤二、将步骤一中处理后的碳气凝胶浸泡入金属化学镀液中，进行化学镀1-12天，获得纳米金属/碳复合材料；

步骤三、将得到的纳米金属/碳复合材料干燥，即得到磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料。

6.如权利要求5所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料的制备方法，其特征在于，所述金属化学镀液为化学镀镍溶液或化学镀钴溶液；所述化学镀镍溶液的配方为：0.05～0.3重量份NiCl₂·6H₂O、20体积份去离子水、5体积份乙醇、2体积份氨水以及2体积份水合肼；所述化学镀钴溶液的配方为：0.1～0.4重量份CoCl₂·6H₂O、20重量份去离子水、5重量份乙醇、2重量份氨水以及2重量份水合肼。

7.如权利要求5所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的干燥为超临界干燥或冷冻干燥中的一种；所述超临界干燥中，在干燥前须将纳米金属/碳复合材料用去离子水进行浸泡洗涤，然后用乙醇或丙酮进行溶剂置换并超临界干燥；所述冷冻干燥中，在干燥前须将得纳米金属/碳复合材料用去离子水进行浸泡洗涤后冷冻干燥，即得到磁性导电纳米金属/碳气凝胶。

8.如权利要求7所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥包括以下步骤：

步骤Ⅰ、将纳米金属/碳复合材料预冷冻：冷冻温度-30～-50℃，冷冻时间1～3小时；

步骤Ⅱ、将预冷冻后的纳米金属/碳复合材料升温至25℃，保持2～4小时；

步骤Ⅲ、冷冻干燥：将步骤Ⅱ得到的纳米金属/碳复合材料加入真空冷冻干燥机中，设置冷阱温度为-50～-85℃，真空度为500mpa～50pa，冷冻干燥时间5-10h，得到磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料。

9.如权利要求5所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料的制备方法，其特征在于，所述金属化学镀液为化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液的配方为：0.05～0.3重量份NiCl₂·6H₂O、20体积份去离子水、0.01～0.06重量份环己六醇六磷酸脂、1重量份氨基醋酸、0.1体积份加速剂、0.1重量份尿素、0.1重量份防老化剂、0.05重量份苯并三氮唑、0.05体积份甘氨酸、0.06重量份2-氨基吡啶、5体积份乙醇、2体积份氨水以及2体积份水合肼；所述金属化学镀液为化学镀钴溶液，所述化学镀钴溶液的配方为：0.1～0.4重量份CoCl₂·6H₂O、20体积份去离子水、0.01～0.06重量份环己六醇六磷酸脂、1重量份氨基醋酸、0.1体积份加速剂、0.1重量份尿素、0.1重量份防老化剂、0.05重量份苯并三氮唑、0.05体积份甘氨酸、0.06重量份2-氨基吡啶、5体积份乙醇、2体积份氨水以及2体积份水合肼。

10.如权利要求5所述的磁性导电纳米金属/碳气凝胶吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二的过程替换为：将碳气凝胶放置于旋转的支架上，以100～150r/min的速度旋转，然后将金属化学镀液以50～100mL/min的速度喷洒到旋转的碳气凝胶上进行化学镀1～12天，获得纳米金属/碳复合材料。