本發(fā)明屬于電磁波吸收材料的，具體地說，涉及一種八元高熵合金納米顆粒/石墨烯復合型電磁波吸收材料及其制備方法。

背景技術：

1、電子信息技術的快速發(fā)展極大地便利了人們生活，改變了人類的生活方式，而由此產生的電磁污染成為亟待解決的問題，從而促進了電磁波吸收材料的蓬勃發(fā)展。高熵合金是一種由五種以上金屬組成的多主元合金，其依賴于廣闊的組合空間，在探索新領域方面具有廣闊的前景。因此，復合多種磁性元素的高熵合金因其具有優(yōu)異的磁損耗特性而成為解決當前電磁污染問題的重要研究對象。

2、高熵合金的制備對其性能研究和應用探索至關重要。為此，中國專利cn116426781?a采用低溫快速燒結法制備微米級的片狀高熵合金粉末。中國專利201910028042.9采用氣霧化法制備高熵合金粉末，其平均粒徑為幾十微米。中國專利cn114807712a采用球磨和燒結方法制備微米尺度的高熵合金。然而，材料的尺寸密切影響其電磁性能，上述制備方法獲得的高熵合金顆粒厚度大于ghz頻段的趨膚深度，導致渦流損耗現(xiàn)象嚴重。因此，制備高熵合金納米顆粒成為改善其磁損耗性能的有效途徑。此外，面對介電損耗的需求，單一磁損耗能力將受到限制。因此，將高熵合金與介電材料集成從而制備兼具電磁損耗特性的復合型電磁波吸收材料尤為關鍵。

3、碳材料因其優(yōu)異的介電損耗成為復合型吸波材料重要組成部分之一。近年來，美國馬里蘭大學胡良兵團隊(science?359.6383(2018):1489-1494)采用碳熱沖擊法合成了碳負載高熵合金納米顆粒復合材料，具體是將各種金屬鹽前驅體均勻分散在導電碳載體上，采用電脈沖對金屬鹽進行高溫沖擊熱解，將各種金屬原子進行聚合，最終各種金屬元素相互混溶并迅速“凍結”穩(wěn)定于碳載體上。然而，該制備過程較為復雜，且制備專用設備價格昂貴，難以大規(guī)模生產和應用。為此，中國專利cn?111761074?b采用高溫還原金屬絡合物聚合前驅體制備多組分的碳負載高熵合金納米顆粒復合材料，但其采用的多種硝酸鹽屬于危險化學藥品，制備過程安全系數(shù)較低。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決高熵合金介電損耗較差的問題；提供了一種八元高熵合金納米顆粒/石墨烯復合型電磁波吸收材料及其制備方法。本發(fā)明制備具有多種組元的高熵合金納米顆粒/石墨烯復合材料可以同時實現(xiàn)電磁損耗性能。本發(fā)明制備過程操作簡單便利，設備要求低，成本低廉，原料安全易獲取。

2、為了彌補現(xiàn)有制備技術存在的不足，以及實現(xiàn)高熵合金納米顆粒在電磁功能領域的應用，本發(fā)明提供了一種八元高熵合金納米顆粒/石墨烯復合型電磁波吸收材料及其制備方法。

3、本發(fā)明借助碳熱還原策略，合成了一種由八元高熵合金納米顆粒和石墨烯片組成的復合型電磁波吸收材料。本發(fā)明是將石墨烯上的金屬陽離子還原成金屬單質并聚合成單個納米顆粒，并穩(wěn)定錨定于石墨烯表面。憑借高熵合金納米顆粒的磁損耗特性和石墨烯提供的介電損耗性能協(xié)同作用，復合材料具有良好的電磁波吸收性能。

4、為了實現(xiàn)上述技術問題，本發(fā)明采取了以下的技術方案：

5、本發(fā)明的目的在于提供一種八元高熵合金納米顆粒/石墨烯復合型電磁吸波材料，所述電磁吸波材料是高熵合金納米顆粒晶體錨定于石墨烯表面；其中，高熵合金納米顆粒的晶體結構為固溶體面心立方結構，是由鈷、鎳、銅、鐵、錳、鉛、鎂和鋁元素組成，每種元素的原子成分占比為1％-10％。

6、進一步地限定，八元高熵合金納米顆粒的粒徑主要集中于100nm-200nm，并穩(wěn)定負載于石墨烯薄膜上。

7、上述八元高熵合金納米顆粒/石墨烯復合型電磁吸波材料的制備方法，具體是通過下述步驟實現(xiàn)的：

8、步驟1、將片狀氧化石墨烯超聲分散于乙二醇中；

9、步驟2、將鈷、鎳、銅、鐵、錳、鉛、鎂和鋁的乙酸鹽加入乙二醇中，超聲至完全溶解；

10、步驟3、將步驟1和2獲得溶液混合，激烈攪拌至均勻，在劇烈攪拌、一定溫度下冷凝回流，反應完畢后自然冷卻至室溫；

11、步驟4、然后離心，沉淀物用無水乙醇洗滌，直至上層為透明清液為止，真空干燥；

12、步驟5、然后惰性氣體保護下分階段燒結，得到所述電磁吸波材料。

13、進一步地限定，步驟1中，將1mg-5mg的片狀氧化石墨烯超聲分散于100ml-150ml的乙二醇中。

14、更進一步地限定，步驟2中，分別取物質的量為0.01mol的co(oac)2·4h2o、ni(oac)2·4h2o、cu(oac)2·h2o、fe(oh)(oac)2·nh2o、mn(oac)3·2h2o、pb(oac)2·3h2o、mg(oac)2·4h2o、al(oh)(oac)2·2h2o，置于30ml-70ml乙二醇中。

15、進一步地限定，步驟3中，反應溫度為160℃-180℃，時間為2h-4h。

16、進一步地限定，步驟3中，，激烈攪拌的速率為100rpm～400rpm，在劇烈攪拌的速率為100rpm～400rpm。

17、進一步地限定，步驟4中，在60℃-80℃下真空干燥10h-16h。

18、進一步地限定，步驟4中，以6000rpm～10000rpm的轉速離心。

19、進一步地限定，步驟5中，惰性氣體為氬氣。

20、進一步地限定，分階段燒結過程：首先以1℃/min-3℃/min的升溫速率加熱至900℃，隨后以5℃/min-8℃/min的加熱速率升溫至1100℃-1400℃，保溫20min-60min，隨后以5℃/min-8℃/min的冷卻速率降溫至900℃，最后冷卻至室溫。

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

22、本發(fā)明的八元高熵合金納米顆粒的混合熵大于等于17.625j/mol/k。

23、本發(fā)明合成一種由高熵合金納米顆粒和石墨烯組成的復合型電磁波吸收材料，其中高熵合金提供磁損耗性能，石墨烯發(fā)揮介電損耗特性，從而共同提高電磁波吸收性能。

24、本發(fā)明合成的高熵合金粒徑為納米量級，能夠有效削弱趨膚效應，降低渦流損耗，提高材料利用率。

25、本發(fā)明制備流程操作簡單，設備要求較低，成本低廉，生產原料安全系數(shù)高。

26、為了能夠更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明詳細說明與附圖，然而所附的附圖僅提供參考和說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

技術特征：

1.一種八元高熵合金納米顆粒/石墨烯復合型電磁波吸收材料，其特征在于所述電磁波吸收材料是高熵合金納米顆粒錨定于石墨烯表面；其中，高熵合金納米顆粒的晶體結構為固溶體面心立方結構，是由鈷、鎳、銅、鐵、錳、鉛、鎂和鋁元素組成，每種元素的原子成分占比為1％-10％。

2.根據(jù)權利要求1所述的電磁吸波材料，其特征在于，高熵合金納米顆粒的粒徑主要集中于100nm-200nm。

3.如權利要求1或2所述的電磁吸波材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，將1mg-5mg的片狀氧化石墨烯超聲分散于100ml-150ml的乙二醇中。

5.根據(jù)權利要求4所述方法，其特征在于，分別取物質的量為0.01mol的co(oac)2·4h2o、ni(oac)2·4h2o、cu(oac)2·h2o、fe(oh)(oac)2·nh2o、mn(oac)3·2h2o、pb(oac)2·3h2o、mg(oac)2·4h2o、al(oh)(oac)2·2h2o，置于30ml-70ml乙二醇中。

6.根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，步驟3中，反應溫度為160℃-180℃，時間為2h-4h。

7.根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，激烈攪拌的速率為100rpm～400rpm，在劇烈攪拌的速率為100rpm～400rpm。

8.根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，步驟4中，在60℃-80℃下真空干燥10h-16h；以6000rpm～10000rpm的轉速離心。

9.根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，步驟5中，惰性氣體為氬氣。

10.根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，分階段燒結過程：首先以1℃/min-3℃/min的升溫速率加熱至900℃，隨后以5℃/min-8℃/min的加熱速率升溫至1100℃-1400℃，保溫20min-60min，隨后以5℃/min-8℃/min的冷卻速率降溫至900℃，最后冷卻至室溫。

技術總結
本發(fā)明公開了一種八元高熵合金納米顆粒/石墨烯復合型電磁吸波材料及其制備方法，屬于電磁波吸收材料領域。本發(fā)明要解決高熵合金介電損耗較差的問題。本發(fā)明方法包括以下步驟：步驟1、將片狀氧化石墨烯超聲分散于乙二醇中；步驟2、將鈷、鎳、銅、鐵、錳、鉛、鎂和鋁的乙酸鹽加入乙二醇中，超聲至完全溶解；步驟3、將步驟1和2獲得溶液混合，激烈攪拌至均勻，在劇烈攪拌、一定溫度下冷凝回流，反應完畢后自然冷卻至室溫；步驟4、然后離心，沉淀物用無水乙醇洗滌，直至上層為透明清液為止，真空干燥；步驟5、然后惰性氣體保護下分階段燒結，得到所述電磁吸波材料。本發(fā)明制備流程操作簡單，設備要求較低，成本低廉，生產原料安全系數(shù)高。

技術研發(fā)人員：雨田,肖曉靈,曾昱霖,周子靖,張政宇,李均,周忠祥
受保護的技術使用者：哈爾濱工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10