本申請涉及電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種活動組合基于石墨烯的復(fù)合吸波材料。

背景技術(shù)：

近來，隨著電子電氣設(shè)備的發(fā)展，電磁裝置的應(yīng)用引發(fā)了嚴重的電磁干擾和電磁兼容等問題；電磁吸波材料在控制電磁波污染、電磁屏蔽等方面起到重要作用。

吸波材料是指能夠通過自身對微波的吸收作用，使入射電磁波的電磁能變?yōu)闊崮芑蛞蚋缮娑У牟牧希ú牧弦话闶俏談┖突w材料復(fù)合而成，涉及吸波材料的技術(shù)方案通常在基體材料、吸波劑和復(fù)合材料成型工藝方面，而吸波劑的性能、數(shù)量及匹配條件是該類技術(shù)方案的研究重點。

理想的吸波材料具有厚度薄、密度低、吸波頻帶寬和性能可設(shè)計等優(yōu)勢，金屬和磁性材料等傳統(tǒng)的吸波材料，雖然具有良好的微波吸收性能，但是其密度大、耐腐蝕性能差等缺點限制了其應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種活動組合基于石墨烯的復(fù)合吸波材料，具有吸波能力強、使用方便、通用性廣、靈活性高和密度低的特點，以解決上述提出問題。

本發(fā)明的實施例中提供了一種活動組合基于石墨烯的復(fù)合吸波材料，該吸波材料包括多個吸波體單元，該吸波體單元為正方形，該吸波體單元包括三層吸波基板，具體的，該吸波體單元由上而下包括第一基板、第二基板和第三基板，上述的第一基板、第二基板和第三基板包括1個或多個基板單元，每個基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)，該金屬微結(jié)構(gòu)為空心圓環(huán)；在所述第一基板、第二基板和第三基板的上表面涂覆有多元復(fù)合吸波材料。

本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：具有上述結(jié)構(gòu)的吸波材料具有較好的吸波特性。

本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。應(yīng)當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明吸波體單元拼接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明吸波體單元的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明吸波體單元中第一基板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明吸波體單元中第二基板的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-吸波體單元，10-基板單元，11-第一基板，12-第二基板，13-第三基板，14-金屬片，15-第一吸波層，16-第二吸波層，17-第三吸波層。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

本申請的實施例涉及一種活動組合基于石墨烯的復(fù)合吸波材料，該吸波材料包括多個吸波體單元1，結(jié)合圖1，該吸波體單元1為正方形，將多個該吸波體單元1依次緊密貼附在目標物體表面上，通過機械連接、焊接或者粘合等方式組裝。

圖2為一個上述吸波體單元1的截面圖，該吸波體單元1包括三層吸波基板，具體的，該吸波體單元1由上而下包括第一基板11、第二基板12和第三基板13，該吸波體單元1還包括位于所述第三基板13下表面的金屬片14，該金屬片等效為所述吸波體單元附著的目標體外殼；相鄰基板以及基板與金屬片之間通過粘接劑連接為一體，當然也可通過機械連接或者焊接等方式組裝成一體。

優(yōu)選地，結(jié)合圖3、圖4，上述的第一基板11、第二基板12和第三基板13包括1個或多個基板單元，每個基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)，該金屬微結(jié)構(gòu)為空心圓環(huán)。

具體而言，所述第一基板11上包括四個基板單元，每個基板單元上該空心圓環(huán)的數(shù)量為4個，在物理空間上均勻分布；所述第二基板12上包括四個基板單元，每個基板單元上該空心圓環(huán)的數(shù)量為1個，其中該空心圓環(huán)的中心與所述基板單元的中心重合，所述第三基板13上，基板單元、空心圓環(huán)的大小、位置及數(shù)量與第一基板11上相同。

上述所述的金屬微結(jié)構(gòu)由銅線通過刻蝕實現(xiàn)，上述所述的第一基板11、第二基板12和第三基板13由鐵氧體材料制成，厚度為2mm。

優(yōu)選地，在所述第一基板11、第二基板12和第三基板13的上表面涂覆有多元復(fù)合吸波材料；具體的，結(jié)合圖2，在所述第一基板11的上表面涂覆有第一吸波層15，在所述第二基板12的上表面涂覆有第二吸波層16，在所述第三基板13的上表面涂覆有第三吸波層17，該第一吸波層15、第二吸波層16、第三吸波層17的厚度分別為1.5mm、0.3mm、0.5mm。

本申請的技術(shù)方案中，首先采用了多層吸波基板結(jié)構(gòu)，然后在多層吸波基板的表面涂覆有多元復(fù)合吸波材料構(gòu)成吸波層，這對于電磁波的反射損耗和吸收損耗都大大增強，從而達到了盡可能多的吸波效果；吸波材料是指能夠有效吸收入射到它表面的電磁波能量的一類材料，它通過材料的各種不同的損耗機制將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其它能量形式而達到吸波的目的?，F(xiàn)有技術(shù)方案中，可以采用單獨的結(jié)構(gòu)型或涂覆型吸波材料，以達到吸波的目的，然而，根據(jù)吸波理論，采用多層吸波材料，可以對電磁波的不同頻段進行有效吸收，擴展了吸波的頻寬，將多層吸波平板材料和多層涂覆型吸波材料結(jié)合的技術(shù)方案不多。

上述所述的第一吸波層15、第二吸波層16、第三吸波層17均為多元復(fù)合吸波材料制成，其中，第一吸波層15為聚苯胺/石墨烯/fe3o4吸波層，第二吸波層16為聚苯胺/石墨烯/氧化鋁吸波層，第三吸波層17為聚苯胺/石墨烯/氧化鈦吸波層；其中，各吸波層中，聚苯胺與石墨烯的質(zhì)量比均為11：2，各吸波層中，fe3o4、氧化鋁和氧化鈦的質(zhì)量含量分別為12％、15％、13％。

聚苯胺的單體廉價易得，應(yīng)用較廣泛，作為吸波材料的載體，通常將聚苯胺與鋁、鎳、硫化鋅、碳酸鋇等填充材料結(jié)合使用。但是單一的填充體材料存在吸波效率低、吸波頻率窄等問題；而聚苯胺與石墨烯都是電損耗型吸波材料，聚苯胺與石墨烯復(fù)合材料具有較大的比表面積，較強的機械性能及優(yōu)異的導(dǎo)電性，一般將其應(yīng)用于超級電容器、電極材料領(lǐng)域，很少有技術(shù)方案將其作為吸波材料；在本申請的技術(shù)方案中，該多元復(fù)合吸波材料中均包含聚苯胺/石墨烯，選取的填料依次為fe3o4、氧化鋁和氧化鈦，這樣，每層吸波層均為三元復(fù)合吸波材料，表現(xiàn)良好的吸波效果。

此外，在第一吸波層15、第二吸波層16、第三吸波層17中的多元復(fù)合吸波材料中，還包含有載體，該載體為tio2空心球，該tio2空心球是以花粉為模板、水熱法制備的，然后經(jīng)過退火過程將花粉模板去除，從而形成tio2空心球，由于花粉的影響，該tio2空心球表面呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，有利于納米粒子的吸附。

由于在上述的多元復(fù)合吸波材料中，該填料fe3o4、氧化鋁和氧化鈦均為納米顆粒，當將fe3o4、氧化鋁和氧化鈦添加到聚苯胺/石墨烯復(fù)合材料中時，由于納米團聚效應(yīng)，會使得上述納米粒子產(chǎn)生物理團聚，從而影響各吸波層對電磁波的吸波效果，為解決該問題，本申請的技術(shù)方案中，采用多孔的tio2空心球作為載體，一方面，其能夠均勻吸附上述納米粒子，另一方面，該tio2空心球能夠在聚苯胺/石墨烯復(fù)合材料中均勻分布，進而使得上述納米粒子均勻分布，降低了上述納米粒子的團聚效應(yīng)，對于吸波層吸波效應(yīng)的均勻發(fā)揮產(chǎn)生積極效果；同時，二氧化鈦是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，一般表現(xiàn)為光催化性能，用于光催化自清潔材料，或者用于造紙、橡膠等制品中，作為填充劑、著色劑使用，而本申請中，采用水熱法以花粉為模板制備了tio2空心球，并將其創(chuàng)造性的作為納米填料的載體使用，得益于其特殊的表面結(jié)構(gòu)，在本申請中對于吸波層的吸波效果的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用。

優(yōu)選地，該tio2空心球粒徑為30微米，在第一吸波層、第二吸波層、第三吸波層中，該tio2空心球與fe3o4、氧化鋁和氧化鈦的物質(zhì)的量之比分別為1:4、1:6和1:7。

本申請的技術(shù)方案還涉及上述吸波體單元1的制備過程：

步驟1，利用鐵氧體材料分別制備第一基板、第二基板和第三基板，然后在上述基板上分別制備空心圓環(huán)；

步驟2，制備聚苯胺/石墨烯復(fù)合材料：

a)首先，將0.5g石墨粉放入三口燒瓶中，并將三口燒瓶放入冰浴條件下，保持溫度為0℃±5℃；然后向燒瓶中緩慢加入濃硫酸，攪拌30min，緩慢加入2g的高錳酸鉀，攪拌1小時；將反應(yīng)體系溫度升高至35℃，攪拌30min；然后用燒杯取500ml的去例子水，將上述燒瓶中液體倒入燒杯中，在60℃下反應(yīng)30min，再向燒杯中加入雙氧水，直至沒有氣泡產(chǎn)生為止，將反應(yīng)物用6％的hcl離心洗滌至濾液加入bacl2后無沉淀，再用去例子水洗滌離心若干次至金黃色，將產(chǎn)物超聲后冷卻干燥50h，即得石墨烯；

b)取5g聚苯胺粉末，7g樟腦磺酸，1g石墨烯混合置于研缽中，研磨50min，將充分研磨后的混合粉末加入到500ml的n-甲基吡咯烷酮中，磁力攪拌50h，然后將反應(yīng)物離心分離，80℃真空干燥48h，即得聚苯胺/石墨烯復(fù)合材料；

步驟3，制備吸波層：

a)首先，篩選出直徑30μm的油菜花花粉，取20g用酒精漂洗、干燥；然后，向300ml的去例子水中加入9g的ti(so4)2，攪拌20min，再向上述去離子水中加入1.2g的氟化銨和3.8g的尿素，攪拌60min，再向上述去離子水中加入20g油菜花花粉，攪拌20min，將上述去離子水轉(zhuǎn)移到水熱釜中，將其在180℃水熱反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后，收集水熱釜中白色沉淀，并將其清洗干凈，在干燥箱中60℃下干燥15h，然后將其放入馬弗爐中460℃退火2h，490℃退火1h，升溫速率為2℃/min，退火過程中會將花粉顆粒去除，退火結(jié)束后，得到tio2空心球，即為載體；

b)將聚苯胺/石墨烯復(fù)合材料、載體和fe3o4納米粒子按照比例混合，采用溶液共混法制備漿料，將該漿料涂覆在第一基板表面形成第一吸波層；同理，分別在第二基板和第三基板表面制備第二吸波層和第三吸波層；然后將第一基板、第二基板和第三基板組裝為一體，構(gòu)成本申請所述的吸波體單元。

對本申請的吸波體單元進行屏蔽效應(yīng)測試，發(fā)現(xiàn)，各吸波層中載體的存在對吸波效應(yīng)產(chǎn)生影響，當存在載體時，屏蔽能力大于10db時的頻率寬度為17.5ghz，表現(xiàn)為在低頻和高頻段均有良好的吸波能力；當沒有載體時，屏蔽能力大于10db時的頻率寬度為4.7ghz，吸波性能降低，具體如下表：

說明，本申請的技術(shù)方案中，當載體存在時，其能夠有效避免fe3o4、氧化鋁和氧化鈦納米粒子的團聚效應(yīng)，從而能夠使其發(fā)揮均勻的吸波效果，而當載體不存在時，上述的納米粒子由于納米團聚效應(yīng)，大大影響了其吸波效果的發(fā)揮，導(dǎo)致該吸波體單元整體上吸波能力的下降。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。