CN110819302A - 一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法 - Google Patents

一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110819302A
CN110819302A CN201911081680.3A CN201911081680A CN110819302A CN 110819302 A CN110819302 A CN 110819302A CN 201911081680 A CN201911081680 A CN 201911081680A CN 110819302 A CN110819302 A CN 110819302A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon carbide
hollow porous
absorbing material
porous microsphere
carbon hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911081680.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110819302B (zh
Inventor
杜耘辰
王亚辉
韩喜江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201911081680.3A priority Critical patent/CN110819302B/zh
Publication of CN110819302A publication Critical patent/CN110819302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110819302B publication Critical patent/CN110819302B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法。本发明要解决现有方法制备碳化硅/碳复合材料存在着碳化硅粒子颗粒尺寸大，易团聚的技术问题。方法：将去离子水、无水乙醇和氨水混合，加入表面活性剂，间苯二酚，硅源和甲醛溶液室温搅拌均匀，再加入三聚氰胺搅拌，转移到高温高压反应器中反应，高温煅烧；再与镁粉混合，在氮气气氛下进行高温煅烧，盐酸洗去多余的镁粉，洗涤、干燥。本方法得到的碳化硅/碳中空多孔微球具有良好的化学均一性，比表面积大，能够有效避免碳化硅粒子的团聚和烧结。本发明制备的材料用于制作轻质高效的吸波涂层。

Description

一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法。
背景技术
信息技术的发展，特别是一些新的多波段、大功率电子仪器的使用，产生了过量的电磁辐射，造成了严重的电磁污染。电磁污染不仅干扰一些精密仪器的运行，而且对生物***也会产生危害。为了保护仪器和生物体免受电磁污染的影响，使用较多的是电磁屏蔽材料，虽然电磁屏蔽材料能够在一定程度上起到防护作用，但是电磁屏蔽并不能消除电磁波，很容易造成二次污染。与电磁屏蔽材料不同，吸波材料能将电磁能量转化为热能等其他形式的能量消耗掉，从根本上缓解电磁污染。近年来，各种吸波材料，如磁性金属/铁氧体、金属氧化物/硫化物、导电聚合物、碳材料等，在电磁污染防治和消除方面得到了广泛的应用。碳化硅/碳复合材料得益于碳化硅的半导体特性和碳的高导电性，使其介电性能可以与传统的铁磁性材料相媲美，同时能够有效避免磁性金属密度大易氧化腐蚀的缺点，在电磁波吸收领域具有潜在的应用。研究发现优化碳化硅/碳复合材料的结构也是提高复合材料吸波性能的关键。最近，人们提出了不同的碳化硅/碳纳米结构，包括纳米线、纳米片和纳米球来控制碳化硅/碳复合材料形貌、表面积和孔隙度。中空多孔结构具有比表面积大，特殊的空腔结构能够明显的提高电磁波衰减能力。但是在制备这些中空多孔结构的碳化硅/碳复合材料过程中通常会使用很高的温度(>1000℃)，而且得到的碳化硅/碳复合材料存在着碳化硅粒子颗粒尺寸大，易团聚等缺点。
发明内容
本发明要解决现有方法制备碳化硅/碳复合材料存在着碳化硅粒子颗粒尺寸大，易团聚的技术问题，而提供一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法。
一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将去离子水、无水乙醇和氨水混合，然后加入表面活性剂，搅拌溶解，再加入间苯二酚搅拌溶解，随后加入硅源和甲醛溶液室温搅拌均匀，再加入三聚氰胺，在室温环境下搅拌，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物转移到高温高压反应器中反应，然后进行离心，洗涤，干燥，在氮气气氛下进行高温煅烧，获得二氧化硅/碳复合粉末；
三、将步骤二得到的二氧化硅/碳复合粉末与镁粉混合研磨均匀，转移到管式炉中，然后在氮气气氛下进行高温煅烧，然后放入盐酸溶液中搅拌，再洗涤，干燥，得到碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料。
步骤三中采用盐酸溶液能够洗去多余的镁粉。
本发明提供的方法所形成的碳化硅/碳中空多孔微球主要依靠柯肯德尔机理形成，将正硅酸乙酯水解后的硅酸盐低聚物作为共前驱体引入酚醛树脂骨架中，形成交联结构，保证了二氧化硅纳米晶在酚醛树脂基体内均匀分散。在原位镁热还原过程中，金属镁与内部分散的二氧化硅粒子反应，反应过程中二氧化硅向球壳表面迁移，金属镁向微球内部迁移，由于迁移速率的不同，在生成碳化硅的同时形成中空结构。反应过程既降低了碳化硅的形成温度，同时也促使形成了均匀分散的微小碳化硅粒子。
本发明制备的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料可用于电磁波吸收体中，吸收体包括碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料和石蜡，碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料在吸收体中的质量百分数可以根据实际需求进行调节。
优选的，所述的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料在吸收体中的质量分数为30％，在该填料比下，反射损耗强度小于-10dB的频率范围为3.5-18.0GHz。
本发明的有益效果是：
(1)本发明合成方法不涉及超高温反应，制备碳化硅所需反应温度低，工艺流程简单，没有特殊设备依赖性，规模化成本低。
(2)本发明制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球大小均匀，比表面积大，碳化硅纳米粒子尺寸小，分散均匀。
(3)本发明碳化硅/碳中空多孔微球制备的吸收体厚度薄、质量轻、吸收强度高、吸收频带宽，在通讯技术领域中的电磁波吸收、防止电磁泄漏、高精端仪器的电磁防护等方面具有广泛的应用前景。
本发明制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球大小均匀，比表面积为300～400m2/g，介电常数实部和虚部可以在9～18和1.8～8之间可调。最大反射损耗能达到-41.5dB。在吸收体厚度为1.5mm时，其中反射损耗小于-10dB的带宽能达到约4.0GHz，范围为12.5～16.5GHz。
综上，本发明通过镁热还原反应制备了一种具有明确结构的碳化硅/碳多孔中空微球。将正硅酸乙酯水解得到的硅酸盐低聚物引入到间苯二酚-甲醛骨架中作为共前驱体，保证了二氧化硅纳米晶在酚醛树脂框架内分散的均匀性，便于热解过程中在碳骨架中制备分散的微小碳化硅纳米粒子。得到的二氧化硅/碳复合材料在高温条件下与金属镁进行反应，此过程不仅能够降低生成碳化硅的温度，同时能够得到粒径小、分散性好的碳化硅纳米粒子。本发明的碳化硅/碳多孔中空微球具有明确的空心结构，良好的化学均一性，结构稳定，大小均匀，组分可控。在电磁吸收方面具有广阔的应用前景。
本发明制备的材料用于制作轻质高效的吸波涂层。
附图说明
图1为实施例二步骤二所述酚醛树脂/二氧化硅复合材料的扫描电镜图；
图2为实施例二步骤二所述酚醛树脂/二氧化硅复合材料的透射电镜图；
图3为实施例二步骤二制备的二氧化硅/碳复合粉末的扫描电镜图片；
图4为实施例二步骤二制备的二氧化硅/碳复合粉末的透射电镜图片；
图5为实施例二制备的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的扫描电镜图片；
图6为实施例二制备的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的透射电镜图片；
图7是实施例一、二、三和四所制备的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD图，其中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD；曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD；曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD；曲线d为实施例四制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD；
图8是实施例一、二、三和四中得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线图，其中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线；图中曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线；图中曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线；图中曲线d为实施例四制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线；
图9是实施例一、二、三和四中得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线图，图中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线；曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线；曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线；曲线d为实施例四制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线；
图10是实施例一、二、三和四中得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线图，图中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线；曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线；曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线；曲线d为实施例四制备得到的中空多孔碳化硅/碳复合材料的介电常数虚部曲线；
图11是实施例二得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的反射损耗三维图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将去离子水、无水乙醇和氨水混合，然后加入表面活性剂，搅拌溶解，再加入间苯二酚搅拌溶解，随后加入硅源和甲醛溶液室温搅拌均匀，再加入三聚氰胺，在室温环境下搅拌，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物转移到高温高压反应器中反应，然后进行离心，洗涤，干燥，在氮气气氛下进行高温煅烧，获得二氧化硅/碳复合粉末；
三、将步骤二得到的二氧化硅/碳复合粉末与镁粉混合研磨均匀，转移到管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，然后放入盐酸溶液中搅拌，再洗涤，干燥，得到碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中去离子水、无水乙醇和氨水的体积比为500∶200∶3。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中氨水的质量分数为25％。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，加入量为15～20g/L。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中硅源为正硅酸乙酯，加入量为10～40mL/L；甲醛溶液的质量分数为37～40％，加入量为3～8mL/L；间苯二酚的加入量为3.5～4.5g/L，三聚氰胺的加入量为1.75～2.25g/L，且间苯二酚与三聚氰胺的质量比例为2∶1。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中在高温高压反应器中反应24h，反应温度为100℃。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中高温煅烧工艺，升温速率为5℃/min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为3h。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中二氧化硅/碳复合粉末与镁粉的质量比为1∶4。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中高温煅烧工艺，升温速率为5℃/min，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中盐酸溶液的浓度为3mol/L，在盐酸溶液中搅拌6h。其它与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将50mL去离子水、20mL无水乙醇和0.30mL氨水混合，氨水的质量分数为25％，然后加入1.00g表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，搅拌溶解，再加入0.28g间苯二酚搅拌30min，再加入0.75mL正硅酸乙酯和0.37mL甲醛溶液室温搅拌30min，甲醛溶液的质量分数为37～40％，再加入0.15g三聚氰胺，在室温环境下搅拌24h，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物转移到100mL高温高压反应釜，在100℃烘箱中加热24h，然后进行离心，洗涤，干燥，得到酚醛树脂/二氧化硅复合材料，然后放入管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为3h，然后自然冷却至室温，获得二氧化硅/碳复合粉末；
三、将步骤二得到的二氧化硅/碳复合粉末与镁粉混合研磨15min，二氧化硅/碳复合粉末与镁粉的质量比为1∶4，然后转移到管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h，自然冷却到室温，然后放入浓度为3mol/L盐酸溶液中搅拌6h，再采用去离子水离心洗涤，干燥，得到碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料。
实施例二：
本实施例一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将50mL去离子水、20mL无水乙醇和0.30mL氨水混合，氨水的质量分数为25％，然后加入1.00g表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，搅拌溶解，再加入0.28g间苯二酚搅拌30min，再加入1.5mL正硅酸乙酯和0.37mL甲醛溶液室温搅拌30min，甲醛溶液的质量分数为37～40％，再加入0.15g三聚氰胺，在室温环境下搅拌24h，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物转移到100mL高温高压反应釜，在100℃烘箱中加热24h，然后进行离心，洗涤，干燥，得到酚醛树脂/二氧化硅复合材料，然后放入管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为3h，然后自然冷却至室温，获得二氧化硅/碳复合粉末；
三、将步骤二得到的二氧化硅/碳复合粉末与镁粉混合研磨15min，二氧化硅/碳复合粉末与镁粉的质量比为1∶4，然后转移到管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h，自然冷却到室温，然后放入浓度为3mol/L盐酸溶液中搅拌6h，再采用去离子水离心洗涤，干燥，得到碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料。
实施例三：
本实施例一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将50mL去离子水、20mL无水乙醇和0.30mL氨水混合，氨水的质量分数为25％，然后加入1.00g表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，搅拌溶解，再加入0.28g间苯二酚搅拌30min，再加入2.25mL正硅酸乙酯和0.37mL甲醛溶液室温搅拌30min，甲醛溶液的质量分数为37～40％，再加入0.15g三聚氰胺，在室温环境下搅拌24h，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物转移到100mL高温高压反应釜，在100℃烘箱中加热24h，然后进行离心，洗涤，干燥，得到酚醛树脂/二氧化硅复合材料，然后放入管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为3h，然后自然冷却至室温，获得二氧化硅/碳复合粉末；
三、将步骤二得到的二氧化硅/碳复合粉末与镁粉混合研磨15min，二氧化硅/碳复合粉末与镁粉的质量比为1∶4，然后转移到管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h，自然冷却到室温，然后放入浓度为3mol/L盐酸溶液中搅拌6h，再采用去离子水离心洗涤，干燥，得到碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料。
实施例四：
本实施例一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，具体按以下步骤进行：
一、将50mL去离子水、20mL无水乙醇和0.30mL氨水混合，氨水的质量分数为25％，然后加入1.00g表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，搅拌溶解，再加入0.28g间苯二酚搅拌30min，再加入3.0mL正硅酸乙酯和0.37mL甲醛溶液室温搅拌30min，甲醛溶液的质量分数为37～40％，再加入0.15g三聚氰胺，在室温环境下搅拌24h，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物转移到100mL高温高压反应釜，在100℃烘箱中加热24h，然后进行离心，洗涤，干燥，得到酚醛树脂/二氧化硅复合材料，然后放入管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为3h，然后自然冷却至室温，获得二氧化硅/碳复合粉末；
三、将步骤二得到的二氧化硅/碳复合粉末与镁粉混合研磨15min，二氧化硅/碳复合粉末与镁粉的质量比为1∶4，然后转移到管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，控制升温速率为5℃/min，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h，自然冷却到室温，然后放入浓度为3mol/L盐酸溶液中搅拌6h，再采用去离子水离心洗涤，干燥，得到碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料。
图1为实施例二步骤二所述酚醛树脂/二氧化硅复合材料的扫描电镜图；从图中可以看出得到的酚醛树脂/二氧化硅复合材料呈规则球形，大小均匀，粒径大小分布在450～550nm，分散性好，
图2为本实施例二步骤二所述酚醛树脂/二氧化硅复合材料的透射电镜图；从图中可以看出得到的微球表现出致密的结构，内部没有出现分层的现象；
图3为本实施例二步骤二制备的二氧化硅/碳复合粉末的扫描电镜图片；从图中可以看出，得到的微球表面略显粗糙；
图4为本实施例二步骤二制备的二氧化硅/碳复合粉末的透射电镜图片；从图中可以看出纳米球内部出现了分层结构；
图5为本实施例二制备的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的扫描电镜图片；从图中可以看出，经过镁热还原之后微球表面粗糙度增加。
图6为本实施例二制备的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的透射电镜图片，从图中可以看出微球表面出现明显褶皱，内部表现出明显的空腔结构，在球壁中分散着微小的碳化硅粒子。
实施例一、二、三和四所制备的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD图如图7所示，图中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD；曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD；曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD；曲线d为实施例四制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的XRD。通过对比X-射线衍射标准卡片可以看出得到的样品均含有石墨碳的衍射峰和碳化硅的衍射峰，并且没有其他衍射峰出现，说明此方法能够得到纯净的碳化硅/碳复合材料。
实施例一、二、三和四中得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线图如图8所示，图中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线；图中曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线；图中曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线；图中曲线d为实施例四制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的热重曲线。从图中可以看出制备的碳化硅/碳复合材料在空气中氧化会出现一个明显的失重过程，对应于碳骨架的氧化，说明通过调节正硅酸乙酯的含量可以得到组分可调的碳化硅/碳复合材料。
实施例一、二、三和四中得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线图如图9所示，图中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线；图中曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线；图中曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线；图中曲线d为实施例四制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数实部曲线。从图中可以看出，随着碳化硅含量的增加，介电常数实部值逐渐下降，这是因为碳化硅为半导体特性材料，导电性比石墨碳小，含量的增多会改变复合材料的介电特性。
实施例一、二、三和四中得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线图如图10所示，图中曲线a为实施例一制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线；图中曲线b为实施例二制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线；图中曲线c为实施例三制备得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的介电常数虚部曲线；图中曲线d为实施例四制备得到的中空多孔碳化硅/碳复合材料的介电常数虚部曲线。从图中可以看出，随着碳化硅含量的增加，介电常数虚部值逐渐下降，碳化硅的增加改变了复合材料的介电损耗特性。
实施例二得到的碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的反射损耗三维图如图11所示，其中频率为2.0～18.0GHz，厚度为1.0～5.0mm从图中可以看出该复合材料在频率为5.5GHz处，最大反射损耗值为-41.5dB；并且厚度在1.0～5.0mm范围内时，其反射损耗小于-10dB的频带范围为3.5～18.0GHz(约14.5GHz)。表现出优异的电磁波吸收能力。

Claims (10)

1.一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
一、将去离子水、无水乙醇和氨水混合，得到混合液，然后加入表面活性剂，搅拌溶解，再加入间苯二酚搅拌溶解，随后加入硅源和甲醛溶液室温搅拌均匀，再加入三聚氰胺，在室温环境下搅拌，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物转移到高温高压反应器中反应，然后进行离心，洗涤，干燥，在氮气气氛下进行高温煅烧，获得二氧化硅/碳复合粉末；
三、将步骤二得到的二氧化硅/碳复合粉末与镁粉混合研磨均匀，转移到管式炉中，在氮气气氛下进行高温煅烧，然后放入盐酸溶液中搅拌，再洗涤，干燥，得到碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤一中去离子水、无水乙醇和氨水的体积比为500∶200∶3。
3.根据权利要求1或2所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤一中氨水的质量分数为25％。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤一中的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，加入量为15～20g/L。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤一中硅源为正硅酸乙酯，加入量为10～40mL/L；甲醛溶液的质量分数为37～40％，加入量为3～8mL/L；间苯二酚的加入量为3.5～4.5g/L，三聚氰胺的加入量为1.75～2.25g/L，且间苯二酚与三聚氰胺的质量比例为2∶1。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤二中在高温高压反应器中反应24h，反应温度为100℃。
7.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤二中高温煅烧工艺，升温速率为5℃/min，煅烧温度为800℃，煅烧时间为3h。
8.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤三中二氧化硅/碳复合粉末与镁粉的质量比为1∶4。
9.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤三中高温煅烧工艺，升温速率为5℃/min，煅烧温度为700℃，煅烧时间为6h。
10.根据权利要求1所述的一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法，其特征在于步骤三中盐酸溶液的浓度为3mol/L，在盐酸溶液中搅拌6h。
CN201911081680.3A 2019-11-07 2019-11-07 一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法 Active CN110819302B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911081680.3A CN110819302B (zh) 2019-11-07 2019-11-07 一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911081680.3A CN110819302B (zh) 2019-11-07 2019-11-07 一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110819302A true CN110819302A (zh) 2020-02-21
CN110819302B CN110819302B (zh) 2022-08-26

Family

ID=69553179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911081680.3A Active CN110819302B (zh) 2019-11-07 2019-11-07 一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110819302B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111484017A (zh) * 2020-06-22 2020-08-04 黑龙江冠瓷科技有限公司 一种基于二氧化硅微球@C制备SiC纳米颗粒的方法
CN111924822A (zh) * 2020-07-27 2020-11-13 山东理工大学 一种低频高效吸波的SiC/多孔碳复合材料的制备方法
CN112048239A (zh) * 2020-07-30 2020-12-08 新昌县旭辉新材料科技有限公司 一种钡铁氧体-Al2O3负载多孔SiC的聚苯胺吸波涂料及其制法
CN113045318A (zh) * 2021-05-11 2021-06-29 西北工业大学 一种亚微米级碳化物陶瓷中空微球及制备方法
CN113321247A (zh) * 2021-06-16 2021-08-31 哈尔滨工业大学 一种有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料的制备方法
CN113597247A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 景德镇陶瓷大学 一种磁性金属纳米颗粒修饰的碳空心球吸波材料及其制备方法
CN113797870A (zh) * 2021-04-01 2021-12-17 昆明理工大学 一种开合式微波催化反应装置
CN114524617A (zh) * 2022-03-31 2022-05-24 郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司 一种碳化硅改性的高导热、低介电中空玻璃微珠及其制备方法
CN114715897A (zh) * 2022-04-19 2022-07-08 南京航空航天大学 一种尺寸可调的SiC@C介孔空心球及其制备方法和应用
CN114890770A (zh) * 2022-05-31 2022-08-12 哈尔滨工业大学 一种多孔碳化硅/碳复合气凝胶的制备方法
CN114980715A (zh) * 2022-05-30 2022-08-30 山东大学 一种复合多孔微球材料及其制备方法和应用
CN115074085A (zh) * 2022-06-30 2022-09-20 宿辉 一种巧克力球式碳化硅多层复合吸波材料的制备方法和应用
CN115484806A (zh) * 2022-09-22 2022-12-16 南京航空航天大学 一种耐腐蚀吸波复合材料及其制备方法
CN116395694A (zh) * 2023-01-16 2023-07-07 北京化工大学 一种碳化硅中空微球的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101804981A (zh) * 2010-04-01 2010-08-18 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种中空结构碳化硅纳米材料的制备方法
CN102642843A (zh) * 2012-05-10 2012-08-22 北京理工大学 一种同时制备多级结构介孔二氧化硅和碳纳米材料的方法
CN107188181A (zh) * 2017-06-12 2017-09-22 凡闰司（苏州）环保科技有限公司 一种低温合成高比表面介孔碳化硅的方法及碳化硅产品
CN107416837A (zh) * 2017-05-09 2017-12-01 武汉科技大学 一种以硅酸盐玻璃为原料制备多孔纳米碳化硅的方法
CN108666543A (zh) * 2018-04-17 2018-10-16 同济大学 一种海海绵状C-SiC复合材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101804981A (zh) * 2010-04-01 2010-08-18 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种中空结构碳化硅纳米材料的制备方法
CN102642843A (zh) * 2012-05-10 2012-08-22 北京理工大学 一种同时制备多级结构介孔二氧化硅和碳纳米材料的方法
CN107416837A (zh) * 2017-05-09 2017-12-01 武汉科技大学 一种以硅酸盐玻璃为原料制备多孔纳米碳化硅的方法
CN107188181A (zh) * 2017-06-12 2017-09-22 凡闰司（苏州）环保科技有限公司 一种低温合成高比表面介孔碳化硅的方法及碳化硅产品
CN108666543A (zh) * 2018-04-17 2018-10-16 同济大学 一种海海绵状C-SiC复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUAQIONG LI，等: "Synthesis of the SiO2@C composites with high-performance electromagnetic wave absorption", 《POWDER TECHNOLOGY》 *
XIONG-FEI ZHANG，等: "Low-Temperature Transformation of C/SiO2 Nanocomposites to β‑SiC with High Surface Area", 《ACS SUSTAINABLE CHEM. ENG.》 *
陈珂，等: "碳化硅气凝胶的模板限制反应法制备与特性", 《原子能科学技术》 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111484017A (zh) * 2020-06-22 2020-08-04 黑龙江冠瓷科技有限公司 一种基于二氧化硅微球@C制备SiC纳米颗粒的方法
CN111924822A (zh) * 2020-07-27 2020-11-13 山东理工大学 一种低频高效吸波的SiC/多孔碳复合材料的制备方法
CN112048239B (zh) * 2020-07-30 2021-11-19 深圳鑫景源科技股份有限公司 一种钡铁氧体-Al2O3负载多孔SiC的聚苯胺吸波涂料及其制法
CN112048239A (zh) * 2020-07-30 2020-12-08 新昌县旭辉新材料科技有限公司 一种钡铁氧体-Al2O3负载多孔SiC的聚苯胺吸波涂料及其制法
US11571676B2 (en) 2021-04-01 2023-02-07 Kunming University Of Science And Technology Opening-closing type microwave catalytic reaction apparatus
CN113797870A (zh) * 2021-04-01 2021-12-17 昆明理工大学 一种开合式微波催化反应装置
CN113045318A (zh) * 2021-05-11 2021-06-29 西北工业大学 一种亚微米级碳化物陶瓷中空微球及制备方法
CN113321247A (zh) * 2021-06-16 2021-08-31 哈尔滨工业大学 一种有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料的制备方法
CN113597247A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 景德镇陶瓷大学 一种磁性金属纳米颗粒修饰的碳空心球吸波材料及其制备方法
CN114524617A (zh) * 2022-03-31 2022-05-24 郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司 一种碳化硅改性的高导热、低介电中空玻璃微珠及其制备方法
CN114524617B (zh) * 2022-03-31 2023-11-28 郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司 一种碳化硅改性的高导热、低介电中空玻璃微珠及其制备方法
CN114715897A (zh) * 2022-04-19 2022-07-08 南京航空航天大学 一种尺寸可调的SiC@C介孔空心球及其制备方法和应用
CN114980715A (zh) * 2022-05-30 2022-08-30 山东大学 一种复合多孔微球材料及其制备方法和应用
CN114980715B (zh) * 2022-05-30 2024-04-12 山东大学 一种复合多孔微球材料及其制备方法和应用
CN114890770A (zh) * 2022-05-31 2022-08-12 哈尔滨工业大学 一种多孔碳化硅/碳复合气凝胶的制备方法
CN114890770B (zh) * 2022-05-31 2023-04-28 哈尔滨工业大学 一种多孔碳化硅/碳复合气凝胶的制备方法
CN115074085B (zh) * 2022-06-30 2024-03-26 宿辉 一种巧克力球式碳化硅多层复合吸波材料的制备方法和应用
CN115074085A (zh) * 2022-06-30 2022-09-20 宿辉 一种巧克力球式碳化硅多层复合吸波材料的制备方法和应用
CN115484806A (zh) * 2022-09-22 2022-12-16 南京航空航天大学 一种耐腐蚀吸波复合材料及其制备方法
CN116395694A (zh) * 2023-01-16 2023-07-07 北京化工大学 一种碳化硅中空微球的制备方法
CN116395694B (zh) * 2023-01-16 2024-05-28 北京化工大学 一种碳化硅中空微球的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110819302B (zh) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110819302B (zh) 一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法
CN107338023B (zh) 一种纳米复合微波吸收剂及其制备方法
CN114715897A (zh) 一种尺寸可调的SiC@C介孔空心球及其制备方法和应用
CN110028930B (zh) 一种HalS-Fe3O4@C复合材料及其制备方法和应用
CN113816620B (zh) 一种表面包覆二硫化钼／铁钴合金／碳的介电纤维复合吸波材料及其制备方法
Zhong et al. Microwave absorption performance and multiple loss mechanisms of three-dimensional porous Fe4N@ Fe3O4@ Fe/carbon composite
CN115196605A (zh) 一种石墨相氮化碳纳米片的制备方法及应用
Meng et al. Fabrication of core-shell Co@ HCN@ PANI composite material with enhanced electromagnetic wave absorption
Zhang et al. Facile fabrication of cobalt/nitrogen-doped graphite composites with high-performance microwave absorption
Zhang et al. Microwave absorption and thermal properties of coral-like SiC aerogel composites prepared by water glass as a silicon source
CN112226203A (zh) 一种中空微球核壳结构吸波材料及其制备方法、应用
CN111234776A (zh) 一种实心Fe3O4@C超结构微球吸波材料及其制备方法和应用
CN109179381B (zh) 石墨烯/四氧化三铁/硅酸铜复合粉末及其制备与应用
CN113423255B (zh) 核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法
CN111935968B (zh) 一种铁/氮/碳复合材料的制备方法
CN113336219A (zh) 一种封装镍的硼、氮共掺杂碳纳米管吸波材料及其制备方法
CN112692276A (zh) 一种铁基抗氧化磁性复合粉体及其制备方法
CN117023555B (zh) 一种具有石墨化梯度中空碳/钴微球吸波材料的制备方法及在吸波材料中应用
CN108795378A (zh) 一种多级孔碳/磁性电磁波吸收材料及其制备方法与应用
CN112930101B (zh) 一种碳包钴复合纳米吸波材料及其制备方法
CN113979479B (zh) 一种石墨烯复合纳米六角钡铁氧体吸波材料制备方法
CN115491178B (zh) 一种CoFe2O4介孔型碳核壳吸波材料的制备及应用
CN115520901B (zh) 一种中空碳棒复合四氧化三铁核-壳材料及其制备和应用
CN114229822B (zh) 一种负载纳米金属磁性泡沫炭微波吸收剂的制备方法
CN110723723B (zh) 一种二维碳材料负载Fe3N纳米颗粒轻质吸波材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant