CN107057148A - 一种吸波材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸波材料的制备方法，涉及柔性吸波材料领域，该方法包括以下步骤：将填料与橡胶按92：8～96：4的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量3％‑5％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。本发明操作方便、成本较低，制作出来的柔性吸波材料具有较好的吸波特性，能够明显提升填充浓度、提升材料的性能，且不需要复杂的化学过程控制或专业辅助设备。

Description

一种吸波材料的制备方法
技术领域
本发明涉及柔性吸波材料领域，尤其涉及一种吸波材料的制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。
吸波材料是指能够有效吸收入射到它表面的电磁波能量的一类材料，它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸波的目的。吸波材料有结构型和涂覆型，前者主要是尖劈形、泡沫形、平板形等，后者由粘结剂、吸收剂复合而成，吸波的能力主要与吸收剂种类有关。人工电磁材料，是一种能够对电磁波产生响应的新型人工合成材料，由基板和附着在基板上的人造微结构组成。由于人造微结构通常是由导电材料排布成的具有一定几何图案的结构，因此能够对电磁波产生响应，从而使超材料整体体现出不同于基板的电磁特性，例如介电常数ε和磁导率μ不同，根据折射率公式可知，折射率n也不同。人工电磁材料成为吸波材料研究的新方向。通过设计特殊的人造微结构，可以得到能够宽频吸波的材料，而且改变人造微结构的尺寸和形状，就能改变其吸波频段。
国外对吸波材料的研究比较深入，已有很多公司将吸波材料产品化，用于实际应用中，例如比利时Emerson&Cuming(爱默生·康明)微波产品公司是生产吸波材料的世界领导者，该公司拥有50多年的辉煌历史，年销售额超过2千万美元，是目前面向无线通讯、消费电子、生物医学、汽车和军用市场的吸收、屏蔽及特种电介质材料领域唯一通过1509001认证的厂商；美国的Resin Systems公司生产的浇注吸波材料用于射频吸收领域已取得良好效果，他们花了超过25年的时间在这一领域建立起了无与伦比的声誉；还有美国的ARCTechnologies是商用和军用吸波材料的供应商主导，它能提供一系列完整的标准化吸波材料，包括各种介电材料、雷达天线罩以及雷达吸波材料等，另外像日本的TDK、NEC以及美国3M等国际巨头也在吸波领域取得重大发展。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种吸波材料的制备方法操作方便、成本较低，制作出来的柔性吸波材料具有较好的吸波特性，能够明显提升填充浓度、提升材料的性能，且不需要复杂的化学过程控制或专业辅助设备。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将填料与橡胶按92：8～96：4的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量3％-5％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；
B、混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；
C、在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。
进一步的，所述填料包括主料，所述主料包括包覆油酸的四氧化三铁纳米粒子、纳米纤维素、碳化硅和MoS2纳米微球中的一种或几种。
进一步的，所述填料还包括助剂，所述助剂包括十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠，十六烷基胺，所述主料与助剂按95：5～98：2的质量比进行配置。
进一步的，所述主料的粒径分布为20um-25um且所述主料与助剂按96：4的质量比进行配置。
进一步的，所述金属微结构为直角三角形结构，所述直角三角形结构的一端向内旋转形成螺旋结构，所述螺旋结构互不相交。
进一步的，所述金属微结构位双螺旋曲线结构，所述双螺旋曲线结构由两条相互盘绕、非交错的双螺旋曲线组成。
进一步的，所述吸波贴片的一侧设置有用于协同吸波的第一金属微结构，所述吸波贴片的另一侧设置有用于协同吸波的第二金属微结构，所述的第一金属微结构与第二金属微结构的投影互补。
进一步的，所述金属微结构由铝镀银、纳米管和石墨烯材料的一种制成。
进一步的，步骤A中采用密炼机进行混炼，通过搅拌的方式将填料与橡胶粉混合均匀。
进一步的，步骤B中混炼完成后，在20～25℃的温度下放置10～12小时。
本发明的一种吸波材料的制备方法具有以下有益效果：
本发明公开了一种吸波材料的制备方法，涉及柔性吸波材料领域，该方法包括以下步骤：将填料与橡胶按92：8～96：4的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量3％-5％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。本发明操作方便、成本较低，制作出来的柔性吸波材料具有较好的吸波特性，能够明显提升填充浓度、提升材料的性能，且不需要复杂的化学过程控制或专业辅助设备。基于本发明公开的一种吸波材料具有强吸收、吸波频带宽等优点，目前能够在宽频范围内(2-40GHz)实现强吸收，以MoS2纳米微球为例，从测试计算结果来看，材料最低反射损耗值能达到-40dB，相当于99％的电磁波能被吸收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种吸波材料的制备方法的流程图；
图2是本发明提供的一种吸波材料的结构示意图；
图3是本发明提供的一种吸波材料的直角三角形结构示意图；
图4是本发明提供的一种吸波材料的双螺旋曲线结构示意图。
图5是本发明提供的一种吸波材料的直角三角形结构的吸波效果图；
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
实施例一
如图1所示，一种吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将填料与橡胶按92：8的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量3％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；
B、混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；
C、在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。
进一步的，所述填料包括主料，所述主料包括MoS2纳米微球。
进一步的，所述填料还包括助剂，所述助剂包括十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠，十六烷基胺，所述主料与助剂按95：5的质量比进行配置。
进一步的，所述主料的粒径分布为20um且所述主料与助剂按96：4的质量比进行配置。
如图2、3所示，所述金属微结构为直角三角形结构，所述直角三角形结构的一端向内旋转形成螺旋结构，所述螺旋结构互不相交。
具体的，所述吸波贴片的一侧设置有用于协同吸波的第一金属微结构，所述吸波贴片的另一侧设置有用于协同吸波的第二金属微结构，所述的第一金属微结构与第二金属微结构的投影互补。
进一步的，所述金属微结构由铝镀银制成。
进一步的，步骤A中采用密炼机进行混炼，通过搅拌的方式将填料与橡胶粉混合均匀。
进一步的，步骤B中混炼完成后，在20℃的温度下放置12小时。
实施例二
如图1所示，一种吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将填料与橡胶按96：4的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量5％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；
B、混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；
C、在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。
进一步的，所述填料包括主料，所述主料包括包覆油酸的四氧化三铁纳米粒子和纳米纤维素。
进一步的，所述填料还包括助剂，所述助剂包括十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠，十六烷基胺，所述主料与助剂按98：2的质量比进行配置。
进一步的，所述主料的粒径分布为25um且所述主料与助剂按96：4的质量比进行配置。
如图2、4所示，所述金属微结构位双螺旋曲线结构，所述双螺旋曲线结构由两条相互盘绕、非交错的双螺旋曲线组成。
具体的，所述吸波贴片的一侧设置有用于协同吸波的第一金属微结构，所述吸波贴片的另一侧设置有用于协同吸波的第二金属微结构，所述的第一金属微结构与第二金属微结构的投影互补。
进一步的，所述金属微结构由铝镀银、纳米管和石墨烯材料的一种制成。
进一步的，步骤A中采用密炼机进行混炼，通过搅拌的方式将填料与橡胶粉混合均匀。
进一步的，步骤B中混炼完成后，在25℃的温度下放置10小时。
实施例三
如图1所示，一种吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将填料与橡胶按95：5的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量4％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；
B、混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；
C、在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。
进一步的，所述填料包括主料，所述主料包括包覆油酸的四氧化三铁纳米粒子、纳米纤维素、碳化硅和MoS2纳米微球。
进一步的，所述填料还包括助剂，所述助剂包括十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠，十六烷基胺，所述主料与助剂按96：4的质量比进行配置。
进一步的，所述主料的粒径分布为22.5um且所述主料与助剂按96：4的质量比进行配置。
如图2、3所示，所述金属微结构为直角三角形结构，所述直角三角形结构的一端向内旋转形成螺旋结构，所述螺旋结构互不相交。
具体的，所述吸波贴片的一侧设置有用于协同吸波的第一金属微结构，所述吸波贴片的另一侧设置有用于协同吸波的第二金属微结构，所述的第一金属微结构与第二金属微结构的投影互补。
进一步的，所述金属微结构由铝镀银、纳米管和石墨烯材料的一种制成。
进一步的，步骤A中采用密炼机进行混炼，通过搅拌的方式将填料与橡胶粉混合均匀。
进一步的，步骤B中混炼完成后，在20～25℃的温度下放置10～12小时。
本发明的一种吸波材料的制备方法具有以下有益效果：
本发明公开了一种吸波材料的制备方法，涉及柔性吸波材料领域，该方法包括以下步骤：将填料与橡胶按92：8～96：4的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量3％-5％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。本发明操作方便、成本较低，制作出来的柔性吸波材料具有较好的吸波特性，能够明显提升填充浓度、提升材料的性能，且不需要复杂的化学过程控制或专业辅助设备。基于本发明公开的一种吸波材料具有强吸收、吸波频带宽等优点，目前能够在宽频范围内(2-40GHz)实现强吸收，以MoS2纳米微球为例，从测试计算结果来看，材料最低反射损耗值能达到-40dB，相当于99％的电磁波能被吸收，如图5所示。
需要说明的是，按照本发明制备方法制作的吸波产品可以实现信息的“全封闭”，而且对屏蔽后反射出来的电磁波进行多次反复吸收，从而有效避免了对人体的“二次伤害”；另外，还可以将这种产品用于各种家用电器或电子产品上(比如：微波炉、电视机、加湿器、电吹风、电脑、手机等等)，这样就有效防止了电磁波对人体的伤害；除此以外，还可以将材料应用于眼镜上，这样可以减少电磁波对眼睛的辐射；或者利用这种材料制成身份证、各种银行卡或公交卡等，可以避免卡片发生“消磁”现象；再者就是制成供小孩玩耍的泡沫垫子，可以保护孩子免受电磁波的危害。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将填料与橡胶按92：8～96：4的质量比进行填充，混料过程中加入占填料和橡胶总质量3％-5％的与橡胶相溶的有机溶剂，进行混炼，将填料与橡胶粉混合均匀；
B、混炼完成后放置一段时间，挥发掉有机溶剂，然后进行压延，制备成吸波贴片；
C、在吸波贴片的两侧表面分别设置用于协同吸波的金属微结构。
2.如权利要求1所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于，所述填料包括主料，所述主料包括包覆油酸的四氧化三铁纳米粒子、纳米纤维素、碳化硅和MoS2纳米微球中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于，所述填料还包括助剂，所述助剂包括十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠，十六烷基胺，所述主料与助剂按95：5～98：2的质量比进行配置。
4.如权利要求3所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，所述主料的粒径分布为20um-25um且所述主料与助剂按96：4的质量比进行配置。
5.如权利要求1所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于，所述金属微结构为直角三角形结构，所述直角三角形结构的一端向内旋转形成螺旋结构，所述螺旋结构互不相交。
6.如权利要求1所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于，所述金属微结构位双螺旋曲线结构，所述双螺旋曲线结构由两条相互盘绕、非交错的双螺旋曲线组成。
7.如权利要求1所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于，所述吸波贴片的一侧设置有用于协同吸波的第一金属微结构，所述吸波贴片的另一侧设置有用于协同吸波的第二金属微结构，所述的第一金属微结构与第二金属微结构的投影互补。
8.如权利要求1所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于，所述金属微结构由铝镀银、纳米管和石墨烯材料的一种制成。
9.如权利要求1所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于：步骤A中采用密炼机进行混炼，通过搅拌的方式将填料与橡胶粉混合均匀。
10.如权利要求1至9中任一项所述的橡胶基材柔性吸波材料的制备方法，其特征在于：步骤B中混炼完成后，在20～25℃的温度下放置10～12小时。
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