CN109536133B

CN109536133B - 一种石墨烯基红外隐身复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109536133B
Application number: CN201811579088.1A
Authority: CN
Inventors: 王圣婴
Original assignee: Beijing Shengmeng Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Shengmeng Technology Co ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2021-10-01
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: CN109536133A

Abstract

本发明提出了一种石墨烯基红外隐身复合材料及其制备方法，解决了现有技术中隐身材料吸波能力差、质量重的问题，一种石墨烯基红外隐身复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)先利用超声波二维材料剥离器将石墨烯粉末、吸波剂、添加剂分散到无水乙醇中得到混合分散液；(2)再利用超声波二维材料剥离器将酚醛树脂和环氧树脂分散到水中，得到酚醛树脂/环氧树脂分散液；(3)将两种分散液混合，在超声波二维材料剥离器中分散均匀，再高速搅拌进一步分散，加入正丁醇调节黏度，最后得到石墨烯基红外隐身复合材料，本发明将石墨烯均匀分散在隐身材料中，得到分散均匀的石墨烯基红外隐身复合材料，从而减轻了隐身材料的质量，提高了隐身材料的吸波能力。

Description

一种石墨烯基红外隐身复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及隐身材料技术领域，特别是指一种石墨烯基红外隐身复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断发展，随机出现了许多探测目标的一些手段，为了躲避被发现甚至被摧毁，衍生出隐身技术，隐身技术是为了躲避探测设备被发现来提高生存能力以及突防能力的一个非常有效的手段。隐身技术中最重要的部分是隐身材料。目前，对隐身材料的研究和开发成为军事领域中的重中之重。

红外隐身技术是指通过减弱被测物质的红外辐射强度，使其强度低于红外探测器的测试范围，或者通过改变红外线频率值使其躲避红外探测器，从而不被检测的一项技术。红外隐身技术在军事领域具有非常重要的作用，而红外隐身材料是红外隐身技术中极为关键的部分。

随着技术的日益更替，对隐身材料提出更高的要求，新型隐身材料必须满足“轻、薄、宽、强”等要求，“轻”是指隐身材料的质量要减轻；“薄”是指隐身材料的厚度要减小；“宽”是指隐身材料能够隐身的频段要宽；“强”是指隐身材料的吸波能力要强。

石墨烯作为新型的碳二维纳米材料，具有优异的力学和光学性能，并且具有大的比表面积、超高的硬度、优异的导热性和导电性等特点。将石墨烯应用在红外隐身材料中，可以起到几点作用：(1)石墨烯是目前质量最轻的材料，可以减轻红外隐身材料的质量，减轻机重；(2)石墨烯具有超大的比表面积和超薄的厚度，可以减小红外隐身材料的厚度；(3)石墨烯具有优异的光学特性，可以扩大隐身材料能够隐身的频段；(4)石墨烯具有较强的吸波特性，可以提高红外隐身材料的吸波能力。在红外隐身材料中添加石墨烯可以满足隐身材料的“轻、薄、宽、强”等要求。

发明内容

本发明提出一种石墨烯基红外隐身复合材料及其制备方法，解决了现有技术中隐身材料吸波能力差、质量重的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种石墨烯基红外隐身复合材料及其制备方法，包括如下步骤：

(1)先利用超声波二维材料剥离器将石墨烯粉末、吸波剂、添加剂分散到无水乙醇中得到混合分散液；

(2)再利用超声波二维材料剥离器将酚醛树脂和环氧树脂分散到水中，得到酚醛树脂/环氧树脂分散液；

(3)将两种分散液混合，在超声波剥离器中分散均匀，再高速搅拌进一步分散，加入正丁醇调节黏度，最后得到石墨烯基红外隐身复合材料。

优选的，步骤(1)中所采用的石墨烯粉末尺寸为50～200nm；吸波剂为A1 粉、Zn粉、Cu粉以及酞青绿和酞青蓝中的一种或几种，其中Al粉、Zn粉、Cu 粉为片状结构，尺寸为10～80μm；添加剂为硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、砷化镓(GaAs)中的一种或几种。

优选的，步骤(1)中石墨烯粉末、吸波剂、添加剂的质量比为1∶1∶1～1∶3∶3。

优选的，步骤(1)中石墨烯粉末在无水乙醇中的浓度为0.1～1mg/mL，超声的功率为800～1500W，时间为6～8h。

优选的，步骤(2)中酚醛树脂与环氧树脂的质量比为5∶1～5∶5，酚醛树脂与水的质量比为1∶1～1∶2；超声功率为200～500W，时间为5～8h。

优选的，步骤(3)中混合分散液与酚醛树脂/环氧树脂分散液的体积比为 1∶10～1∶5，正丁醇的质量是酚醛树脂质量的0.5％～3％。

优选的，步骤(3)中超声功率为400～1000W，时间为3～5h，高速搅拌转速为1200～1500rmp，时间为1.5～3h。

本发明还提供了一种利用上述方法制备得到的石墨烯基红外隐身复合材料。

本发明的有益效果为：

1.本发明将石墨烯均匀分散在隐身材料中，得到分散均匀的石墨烯基红外隐身复合材料，从而减轻了隐身材料的质量，减小了隐身材料的涂覆厚度，提高了隐身材料的吸波能力。

2.本发明方法所用设备及工艺简单，效果好，具有广泛的适应性和很高的使用价值。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种石墨烯基红外隐身复合材料及其制备方法，包括如下步骤：

(1)先利用超声波二维材料剥离器在1000W功率下超声8h将尺寸为50 nm的石墨烯粉末、吸波剂、添加剂分散到无水乙醇中得到混合分散液，其中石墨烯粉末在无水乙醇中的浓度为0.5mg/mL，吸波剂为Al粉、Zn粉、Cu粉，质量比为1∶1∶1，添加剂为硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、砷化镓(GaAs)，质量比为1∶1∶1，石墨烯粉末、吸波剂、添加剂的质量比为1∶1∶1。

(2)再利用超声波二维材料剥离器在500W下超声5h将酚醛树脂和环氧树脂分散到水中得到酚醛树脂/环氧树脂分散液，其中酚醛树脂与环氧树脂的质量比为5∶2，酚醛树脂与水的质量比为1∶2。

(3)将两种分散液混合，在超声波二维材料剥离器中以600W的功率超声 5h分散均匀，再以1200rmp转速下高速搅拌3h进一步分散，加入正丁醇调节黏度，最后得到石墨烯基红外隐身复合材料，其中石墨烯分散液与酚醛树脂/环氧树脂分散液的体积比为1∶10，正丁醇的质量是酚醛树脂质量的1％。

该方法制备的石墨烯基红外隐身复合材料与未添加石墨烯的红外隐身材料相比，吸波能力提高23％。

实施例2：

石墨烯粉末尺寸为150nm，其它过程与例1相同。

该方法制备的石墨烯基红外隐身复合材料与未添加石墨烯的红外隐身材料相比，吸波能力提高10％。

实施例3：

石墨烯粉末在无水乙醇中的浓度为0.1mg/mL，其它过程与例1相同。

该方法制备的石墨烯基红外隐身复合材料与未添加石墨烯的红外隐身材料相比，吸波能力提高30％。

实施例4：

其中石墨烯分散液与酚醛树脂/环氧树脂分散液的体积比为1∶7。

该方法制备的石墨烯基红外隐身复合材料与未添加石墨烯的红外隐身材料相比，吸波能力提高32％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种石墨烯基红外隐身复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）先利用超声波二维材料剥离器将石墨烯粉末、吸波剂、添加剂分散到无水乙醇中得到混合分散液，石墨烯粉末、吸波剂、添加剂的质量比为1:1:1~1:3:3；所采用的石墨烯粉末尺寸为50~200 nm；吸波剂为Al粉、Zn粉、Cu粉，质量比为1:1:1，其中Al粉、Zn粉、Cu粉为片状结构，尺寸为10~80 μm；添加剂为硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、砷化镓（GaAs）中的一种或几种；石墨烯粉末在无水乙醇中的浓度为0.1~1 mg/mL，超声的功率为800~1500 W，时间为6~8h；

（2）再利用超声波二维材料剥离器将酚醛树脂和环氧树脂分散到水中，得到酚醛树脂/环氧树脂分散液；酚醛树脂与环氧树脂的质量比为5:1~5:5，酚醛树脂与水的质量比为1:1~1:2；超声功率为200~500 W，时间为5~8 h；

（3）将两种分散液混合，在超声波剥离器中分散均匀，再高速搅拌进一步分散，加入正丁醇调节黏度，最后得到石墨烯基红外隐身复合材料；混合分散液与酚醛树脂/环氧树脂分散液的体积比为1:10~1:5，正丁醇的质量是酚醛树脂质量的0.5%~3%。

2.如权利要求1所述的一种石墨烯基红外隐身复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中超声功率为400~1000 W，时间为3~5 h，高速搅拌转速为1200~1500 rmp，时间为1.5~3h。

3.如权利要求1-2任一项的方法制备得到的石墨烯基红外隐身复合材料。