專利名稱：一種碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種吸波材料的制備方法，具體的說涉及一種碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，吸波材料在航空航天、軍事和環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。特別是耐高溫吸波材料，作為國防軍事和航空航天領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，受到世界各國的極大重視。因此，高性能吸波材料的開發(fā)與研究，已成為材料界的熱點(diǎn)課題。目前的吸波材料種類繁多，使用環(huán)境和性能各異。最常用的吸波材料以鐵氧體為代表，它是典型的磁損耗吸波材料，密度大、易腐蝕，且受居里溫度和趨膚深度的影響，難于在高頻、高溫下發(fā)揮其吸波作用；近年來開發(fā)的高聚物吸波材料，包括手性吸波材料，更是難以在高溫大氣環(huán)境下使用；電阻性吸波材料，如碳纖維、碳化硅等，雖能用于高溫環(huán)境，但其吸波效率和吸波范圍面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。所以我們需要進(jìn)一步提高吸波材料的吸波性能，獲得具有耐高溫，耐腐蝕的新型高效吸波材料。材料的吸波性能與材料的形貌和結(jié)構(gòu)有關(guān)，特別是多種吸波材料的復(fù)配，可以顯著提高材料的吸波性能。碳化硅、碳納米管作為一種物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)的吸波材料，受到相關(guān)研究者的關(guān)注。例如中國專利(公開號(hào) CN 1544723)公開了一種含碳化硅的復(fù)合纖維吸波材料，其通過將納米碳化硅，聚丙烯腈基碳以及助劑共混，紡絲，再經(jīng)表面處理，制得碳化硅聚丙烯腈碳纖維復(fù)合吸波材料，該材料可織成衣服以及其它防輻射織物。中國專利(公開號(hào)101045533)公開了一種表面負(fù)載磁性合金粒子的碳納米管復(fù)合材料的制備方法。其通過碳納米管在介電損耗方面的貢獻(xiàn)和磁性合金粒子在電磁損耗方面的貢獻(xiàn)來衰減電磁波。中國專利(公開號(hào)101289569)公開了一種多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂吸波隱身復(fù)合材料的制備方法。該方法利用碳納米管和環(huán)氧樹脂的介電損耗來衰減電磁波，通過NaOH對(duì)碳納米管表面造成的缺陷來提高材料的介電損耗。然而，通過采用碳化硅為基體，原位生長，形成碳納米管與碳化硅的復(fù)合吸波材料的研究還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種耐高溫的碳化硅與碳納米管的復(fù)合吸波材料的制備方法。本發(fā)明是以碳化硅為基底，通過在其表面上負(fù)載過渡金屬粒子，然后以甲烷為還原性和反應(yīng)氣體，在一定溫度和空速下原位催化裂解甲烷，形成碳納米管與碳化硅的復(fù)合吸波材料。本發(fā)明是通過下列方法實(shí)現(xiàn)的(1)采用浸漬法，將碳化硅分散于硝酸鹽溶液中，浸漬形成金屬組分為5-15%重量份的金屬-碳化硅復(fù)合物；(2)浸漬完成后，將漿料蒸干，在60-120°C下干燥6_24h ；
(3)將干燥好的物料在300-600°C下煅燒4_6h，待冷卻后研磨；(4)將研磨后的物料裝入石英管，石英管一端通入甲烷，另一端與大氣相通，設(shè)置升溫速率為5-15°C /min，反應(yīng)的空速為300-3000/h，升溫至500_900°C，恒溫l_5h后降至室溫，取出所得材料，即為碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料。如上所述的硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鎳或硝酸鈷。如上所述的碳化硅的比表面積為30_150m2/g.本發(fā)明的特點(diǎn)是，采用了碳化硅為基底，負(fù)載金屬粒子，以甲烷為還原性氣體以及所需的碳源，在碳化硅上原位生成碳納米管，形成以碳納米管包覆碳化硅的特殊結(jié)構(gòu)的吸波材料。所形成的吸波材料，金屬含量非常低，而且被碳化硅和碳納米管包裹在中間，能有效防止其腐蝕和氧化。同時(shí)碳化硅和碳納米管相互之間結(jié)合均勻，有利于增強(qiáng)材料的吸波性能和穩(wěn)定性。所得碳納米管的外徑在IO-IOOnm之間，內(nèi)徑5-30nm，長度為0. 5_20um.


圖1是實(shí)施例1復(fù)合材料不同厚度的吸波反射率圖譜圖2是實(shí)施例2復(fù)合材料不同厚度的吸波反射率譜3是實(shí)施例3復(fù)合材料不同厚度的吸波反射率譜圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11、稱取0. 25g Ni(NO3)2 · 6H20，溶解于30ml蒸餾水中。待攪拌均勻后，加入Ig碳化硅粉末，浸漬形成金屬組分為5%重量份的金屬-碳化硅復(fù)合物。2、將上訴漿料蒸干后放入烘箱中，在60°C下干燥Mh.3、將干燥好后的物料在馬弗爐中300 0C煅燒他.4、將煅燒好的物料研磨成粉末，稱取0. 5g放入管徑為12mm的石英管中。5、將石英管裝載于固定床上的管式爐，石英管一端通入甲烷，一端與大氣相通，設(shè)置升溫速率為5°C /min,反應(yīng)的空速為300/h，升溫至500°C，恒溫5h.6、待固定床運(yùn)行時(shí)間結(jié)束，降至室溫，取出所得材料，即為碳化硅/碳納米管復(fù)合材料。所述碳化硅比表面積為30m2/g，所得碳納米管的外徑在10-50nm之間，內(nèi)徑5-20nm， 長度為 0. 5-15um..7、圖1是該復(fù)合材料不同厚度的吸波反射率圖譜，可以看出，-IOdB以下(90%以上吸收，-20dB為99%的吸收)的吸收頻寬可達(dá)3. 5GHZ，吸收強(qiáng)度可達(dá)39. 5dB.實(shí)施例21、稱取0. 74g Ni (NO3)2 · 6H20，溶解于30ml蒸餾水中。待攪拌均勻后，加入Ig碳化硅粉末，浸漬形成金屬組分為15%重量份的金屬-碳化硅復(fù)合物。2、將上訴漿料蒸干后放入烘箱中，在10(TC下干燥12h.3、將干燥好后的物料在馬弗爐中500 0C煅燒證.4、將煅燒好的物料研磨成粉末，稱取0. 5g放入管徑為12mm的石英管中。5、將石英管裝載于固定床上的管式爐，石英管一端通入甲烷，一端與大氣相通，設(shè)置升溫速率為10°c /min，反應(yīng)的空速為1200/h，升溫至700°C，恒溫3h.
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6、待固定床運(yùn)行時(shí)間結(jié)束，降至室溫，取出所得材料，即為碳化硅/碳納米管復(fù)合材料。所述碳化硅比表面積為60m2/g，所得碳納米管的外徑在30-100nm之間，內(nèi)徑 10-30nm,長度 l_20um.7、圖2是該復(fù)合材料不同厚度的吸波反射率譜圖，可以看出，-IOdB以下(90%以上吸收，-20dB為99%的吸收)的吸收頻寬可達(dá)5. IGHZ,吸收強(qiáng)度可達(dá)37. 6dB.實(shí)施例31、稱取0. 5g Co (NO3)2. 6H20，溶解于30ml蒸餾水中。待攪拌均勻后，加入Ig碳化硅粉末，浸漬形成金屬組分為10%重量份的金屬-碳化硅復(fù)合物。2、將上訴漿料蒸干后放入烘箱中，在120°C下干燥他.3、將干燥好后的物料在馬弗爐中600 0C煅燒4h.4、將煅燒好的物料研磨成粉末，稱取0. 5g放入管徑為12mm的石英管中。5、將石英管裝載于固定床上的管式爐，石英管一端通入甲烷，一端與大氣相通，設(shè)置升溫速率為15°C /min，反應(yīng)的空速為3000/h，升溫至900°C，恒溫Ih.6、待固定床運(yùn)行時(shí)間結(jié)束，降至室溫，取出所得材料，即為碳化硅/碳納米管復(fù)合材料。所述碳化硅比表面積為150m2/g，所得碳納米管的外徑在20-80nm之間，內(nèi)徑8-25nm， 長度 1-15um.7、圖3是該復(fù)合材料不同厚度的吸波反射率圖譜，可以看出，-IOdB以下(90%以上吸收，-20dB為99%的吸收)吸收頻寬可達(dá)3. 6GHZ，吸收強(qiáng)度可達(dá)50. 5dB。
權(quán)利要求
1.如權(quán)利要求1所述的一一種碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)采用浸漬法，將碳化硅分散于硝酸鹽溶液中，浸漬形成金屬組分為5-15%重量份的金屬-碳化硅復(fù)合物；(2)浸漬完成后，將漿料蒸干，在60-120°C下干燥6-24h；(3)將干燥好的物料在300-600°C下煅燒4-他，待冷卻后研磨；(4)將研磨后的物料裝入石英管，石英管一端通入甲烷，另一端與大氣相通，設(shè)置升溫速率為5-15°C /min，反應(yīng)的空速為300-3000/h，升溫至500_900°C，恒溫l_5h后降至室溫， 取出所得材料，即為碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于所述的硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鎳或硝酸鈷。
3.如權(quán)利要求1所述的一種碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于所述的碳化硅的比表面積為30-150m2/g。
全文摘要
一種碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材料的制備方法是將碳化硅分散于硝酸鹽溶液中，浸漬形成金屬組分為5-15％重量份的金屬-碳化硅復(fù)合物；浸漬完成后，將漿料蒸干，在60-120℃下干燥6-24h；在300-600℃下煅燒4-6h，待冷卻后研磨的物料裝入石英管，石英管一端通入甲烷，另一端與大氣相通，設(shè)置升溫速率為5-15℃/min，反應(yīng)的空速為300-3000/h，升溫至500-900℃，恒溫1-5h后降至室溫，取出所得材料，即為碳化硅與碳納米管復(fù)合吸波材。本發(fā)明具有耐高溫，增強(qiáng)材料的吸波性能和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K3/00GK102504760SQ20111035144
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月5日
發(fā)明者謝松, 郭向云, 靳國強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所