本發(fā)明屬于電磁波吸波材料，具體涉及一種bn納米線-rgo復(fù)合電磁波吸收材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的吸波材料如鐵氧體等由于存在損耗機(jī)制單一、密度大、不耐高溫及易氧化等缺點，難以滿足人們對電磁波吸收劑微波吸收涂層薄，有效吸收帶寬，質(zhì)量輕，吸收強(qiáng)度高的基本要求，因此制備具有強(qiáng)、輕、寬、薄等特點的高效電磁吸波材料尤為重要。

2、氮化硼(bn)作為一種類石墨烯材料，與石墨烯具有幾乎相同的晶格參數(shù)，性質(zhì)也與石墨烯類似，例如密度低、機(jī)械強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕性好、抗氧化性好、潤滑性好、導(dǎo)熱性好等優(yōu)點。而且bn優(yōu)越的電阻率(10-16～10-18ω·cm)和寬帶隙(6.0ev)可以用來調(diào)節(jié)碳材料的介電性能和阻抗匹配性能，提高碳材料的電磁波吸收性能。同時，石墨烯(rgo)因其重量輕、化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性優(yōu)異和介質(zhì)損耗性能強(qiáng)而被認(rèn)為是一種很有前途的電磁波吸收劑材料。然而，阻抗失配和單一的衰減機(jī)制嚴(yán)重限制了rgo的廣泛應(yīng)用。

3、目前為止，已經(jīng)報道了許多rgo和其他材料分步復(fù)合的制備方法。例如，原等人將氮化釩納米線包裹在還原氧化石墨烯中，制備出的層狀復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波吸波性能，在填充15wt％時，厚度1.5mm時最小反射值為-41.5db，有效吸收帶寬3.9ghz。常等人通過靜電吸附法制備了附著在rgo片上的la0.8coo3顆粒，由于磁損耗和介電損耗的產(chǎn)生，提高了其電磁波吸收性能。關(guān)于bn與rgo的復(fù)合材料制備研究鮮有報道。特別是在將這兩種材料結(jié)合以形成復(fù)合材料的過程中，面臨著電磁參數(shù)難以調(diào)控、復(fù)合方法復(fù)雜以及rgo團(tuán)聚等問題。這些問題限制了bn與rgo復(fù)合材料在電磁波吸收及其他潛在應(yīng)用中的進(jìn)一步推廣與優(yōu)化。因此，探索更為簡便的復(fù)合制備工藝，并實現(xiàn)對復(fù)合材料電磁參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控，成為當(dāng)前研究的重要方向。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種bn納米線-rgo復(fù)合電磁波吸收材料及其制備方法和應(yīng)用，采用三聚氰胺和硼酸合成氮化硼的同時與氧化石墨烯一步復(fù)合，此工藝簡單、易控、節(jié)約能源，獲得的bn納米線-rgo復(fù)合良好，具有良好的電磁波吸收性能。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明公開了一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

4、將三聚氰胺、硼酸和石墨烯水溶液溶解混合，加熱制得分散液；對分散液進(jìn)行冷凍干燥得到前驅(qū)體，前驅(qū)體在惰性氣氛下進(jìn)行煅燒，冷卻后得到bn納米線-rgo復(fù)合材料。

5、所述三聚氰胺與硼酸的質(zhì)量比為1:(1～3)，三聚氰胺與硼酸的總質(zhì)量為0.6～1.0g。

6、所述氧化石墨烯水溶液的濃度為1～5mg/ml，添加量為2.5～7.5ml。

7、所述加熱采用油浴，油浴溫度為80～100℃。

8、所述總加熱時間為1～4h。

9、所述冷凍干燥時間為24～48h。

10、所述煅燒處理的溫度為1000～1200℃，升溫速率為2～5℃/min。

11、所述惰性氣氛為n2氣氛。

12、本發(fā)明還公開了一種根據(jù)上述的制備方法制得的bn納米線-rgo復(fù)合材料，所述bn納米線-rgo復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)為莖葉狀結(jié)構(gòu)。

13、本發(fā)明還公開了上述的bn納米線-rgo復(fù)合材料在電磁波吸收領(lǐng)域中應(yīng)用。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

15、本發(fā)明提出一種具有電磁波吸收性能bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，在合成氮化硼的同時與石墨烯復(fù)合，通過控制三聚氰胺和硼酸的質(zhì)量比，控制氧化石墨烯水溶液的濃度，經(jīng)過一步法定向冷凍干燥和煅燒，制備出電磁波吸收性能優(yōu)異的bn納米線-rgo復(fù)合材料，該復(fù)合材料擁有一維結(jié)構(gòu)與二維結(jié)構(gòu)互相交錯搭建易于內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)建立的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，便于電子內(nèi)部遷移和躍遷，有效增強(qiáng)電導(dǎo)損耗，并且能夠有效改善rgo的團(tuán)聚現(xiàn)象。多維結(jié)構(gòu)復(fù)合會有效增加體系的界面面積，進(jìn)而顯著提高其界面損耗性能。通過此方法制備的bn納米線-rgo復(fù)合材料在電磁波吸收方面具有廣闊的應(yīng)用前景，制備的產(chǎn)物無雜質(zhì)，整個制備過程步驟簡單、操作簡便、重復(fù)性高。

16、進(jìn)一步的，三聚氰胺和硼酸的用量對bn的合成具有重要的調(diào)節(jié)作用，合適的比例可在無模板的情況下合成線狀結(jié)構(gòu)的bn。

17、進(jìn)一步的，合適的復(fù)合比例調(diào)節(jié)可以改善rgo易團(tuán)聚這一問題。

18、進(jìn)一步的，合適的氧化石墨烯水溶液濃度可以調(diào)整rgo和bn的復(fù)合比例，進(jìn)而對復(fù)合材料的介電常數(shù)進(jìn)行了有效的調(diào)控，使得該復(fù)合材料擁有較優(yōu)的電磁波吸收性能。

19、進(jìn)一步的，合適的油浴溫度及時間可以得到形狀良好的bn納米線。

20、進(jìn)一步的，本發(fā)明氣體原料為普通實驗惰性氣體n2，惰性氣體在實驗中作為保護(hù)氣氛，可以避免雜質(zhì)的引入以及氧化物的生成，所以產(chǎn)品的純度較高。

21、本發(fā)明提出的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，相對于現(xiàn)有發(fā)明合成工藝簡單、易控、節(jié)約能源，具有良好的電磁波吸收性能，在電磁波吸收領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。

22、本發(fā)明所制得的bn納米線-rgo復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)bn和rgo結(jié)合呈緊密的莖葉結(jié)構(gòu)，對于開發(fā)具有高效電磁波吸收性能的吸波材料至關(guān)重要，因為結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅調(diào)節(jié)了體系的介電常數(shù)，而且延長了電磁波的傳播路徑，進(jìn)而提高了導(dǎo)電損耗和界面損耗。

23、綜上所述，本發(fā)明方法工藝簡單，制備的具有異質(zhì)界面的bn納米線可以優(yōu)化復(fù)合材料的阻抗匹配問題。該復(fù)合材料制備工藝簡單、易控、節(jié)約能源且環(huán)境友好，產(chǎn)品沒有其他的雜相生成，同時表現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能。

技術(shù)特征：

1.一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述三聚氰胺與硼酸的質(zhì)量比為1:(1～3)，三聚氰胺與硼酸的總質(zhì)量為0.6～1.0g。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯水溶液的濃度為1～5mg/ml，添加量為2.5～7.5ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述加熱采用油浴，油浴溫度為80～100℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述總加熱時間為1～4h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述冷凍干燥時間為24～48h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述煅燒處理的溫度為1000～1200℃，升溫速率為2～5℃/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種bn納米線-rgo復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述惰性氣氛為n2氣氛。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項所述的制備方法制得的bn納米線-rgo復(fù)合材料，其特征在于，所述bn納米線-rgo復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)為莖葉狀結(jié)構(gòu)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的bn納米線-rgo復(fù)合材料在電磁波吸收領(lǐng)域中應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種BN納米線?rGO復(fù)合電磁波吸收材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于電磁波吸波材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法將三聚氰胺、硼酸和石墨烯水溶液溶解混合，加熱制得分散液；對分散液進(jìn)行冷凍干燥得到前驅(qū)體，前驅(qū)體在惰性氣氛下進(jìn)行煅燒，冷卻后得到BN納米線?rGO復(fù)合材料；通過有效調(diào)節(jié)BN納米線與rGO的物料配比，進(jìn)而調(diào)節(jié)其介電常數(shù)和電磁波吸收性能。本發(fā)明的方法工藝簡單、易控、節(jié)約能源，獲得的BN納米線?rGO復(fù)合材料物相純凈，結(jié)構(gòu)均勻、并且能夠?qū)崿F(xiàn)適合大規(guī)模生產(chǎn)，具有良好的電磁波吸收性能。

技術(shù)研發(fā)人員：董楊樂,原曉艷,王雨薇,魏丹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10