一種二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微波吸收材料，特別是涉及一種二維片狀組成單元自組裝成三維 樹枝狀磁性金屬鈷納米材料及其制備方法和應用，屬于電磁吸波領域。
【背景技術】
[0002] 隨著電子信息技術的迅猛發(fā)展，電磁干擾問題日益嚴重。微波吸收材料能夠吸收 入射到材料內(nèi)部的電磁波，將其轉化為熱能或其他形式的能量，從而減小微波反射截面。這 類材料已被廣泛應用于電磁污染屏蔽和隱身技術等軍事、民用領域。目前，較為普遍的雷達 波吸收材料，根據(jù)電磁損耗機理可分為介電損耗型和磁損耗型兩種。軟磁性金屬由于其較 高的磁導率被認為具有優(yōu)異的吸波性能。但是，由于其金屬特性，較高的電導率會導致高頻 磁導率的降低，即趨膚效應，不利于電磁波的吸收。盡管介電材料的包覆形成殼-核納米復 合物能夠有效抑制渦流損耗，但殼層相的引入不可避免降低其磁導率。此外，納米復合物吸 波劑往往需要多步的制備過程，實驗步驟冗長，成本較高，產(chǎn)率較低。微波吸收劑的吸波性 能取決于其復介電系數(shù)、復磁導率、阻抗匹配和微觀結構。通過對軟磁性金屬微觀結構的有 效調(diào)控，即吸波劑組成單元的成分、形貌及組成單元自組裝成分級納米結構的合理設計和 合成，能夠調(diào)控其復介電系數(shù)和復磁導率，實現(xiàn)阻抗匹配和電磁波的強吸收，有望制備出具 有"薄、輕、寬、強"優(yōu)異吸波性能的微波吸收劑。目前，理論和實驗證明具有二維片狀形貌 的軟磁性金屬納米吸波劑，當其片層厚度小于趨膚深度，能夠突破Sneock極限，具有良好 的吸波性能。同時，三維樹枝狀金屬鈷納米材料具有大的比表面積，使其在催化、磁記錄和 微波吸收等領域具有廣闊的應用前景。然而，二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性 金屬鈷納米材料及其在微波吸收領域的應用未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，提供一種二維片狀組成單元自組裝 成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料及其微波吸收的方法。本發(fā)明采用水熱法一步合成，工 藝簡單，無需模板或外磁場的輔助，同時拓展其在微波吸收領域的應用，以解決軟磁性金屬 鈷納米吸波劑在高頻磁導率降低和吸收涂層厚的不足。
[0004] 本發(fā)明給出的技術方案是：一種二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬 鈷納米材料，其特征在于：三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料主干長度為2-9μm，分支長度 為1-4μm，基本組成單元呈片狀結構，其顆粒尺寸為200-500nm。
[0005] 所述的三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料由片狀組成單元面-面定向連接生長組 成。
[0006] 本發(fā)明所述二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料的制備 方法，制備步驟如下。
[0007] (1)室溫下溶解六水合氯化鈷，配制成濃度為0. 01-0. 1mol/L的六水合氯化鈷溶 液。
[0008] (2)室溫下溶解氫氧化鈉，配制成濃度為0.2-0. 6mol/L的氫氧化鈉溶液。
[0009] (3 )將步驟（2 )溶液加入到步驟（1)溶液中，充分混合。
[0010] (4)將均苯四甲酸和次亞磷酸鈉加入到步驟（3)溶液中，充分混合。均苯四甲酸的 濃度為〇. 01-0. 12mol/L，次亞磷酸鈉的濃度為0. 5-1. 2mol/L。
[0011] (5)將步驟（4)溶液水熱條件下處理，水熱反應溫度90-130 °C，水熱反應時間為 5-26h。產(chǎn)物依次用去離子水和無水乙醇清洗，然后在真空中烘干，即可得到樹枝狀磁性金 屬鈷納米材料。
[0012] 本發(fā)明還提供了所述二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料作為復合微波吸收材料的應用。所述的金屬鈷納米材料以60-75wt.%質量百分比的添 加量加入到石蠟物質中制備吸波涂層，該吸波涂層對1-18GHz范圍的電磁波有吸收作用。
[0013] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是。
[0014] 本發(fā)明所述二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料的制備 方法，其優(yōu)點在于：本發(fā)明采用水熱法一步合成樹枝狀磁性金屬鈷納米材料，無需模板或外 磁場輔助。通過均苯四甲酸的引入，能夠有效控制鈷的形核和生長速率，在水熱密閉反應釜 高溫高壓條件下誘導其各向異性生長，制備出二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀納米 結構。所需設備簡易、制備工藝簡單，生產(chǎn)成本較低。所選原料為非毒性物質，反應條件溫 和，在制備過程中不會造成空氣污染。實驗重復性好，樣品形貌重現(xiàn)性高。
[0015] 本發(fā)明設計的二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料作為 微波吸收劑，其優(yōu)點在于：二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀，能夠有效抑制磁導率的 降低，在雷達波頻段產(chǎn)生較大的磁損耗，有利于阻抗匹配，使電磁波最大限度入射到材料內(nèi) 部，降低電磁波反射；同時，充分發(fā)揮其磁損耗、電阻損耗、介電損耗、界面極化相應的損耗 及三維樹枝狀納米結構引起的電磁波在材料內(nèi)部反復的衰減，使進入到材料內(nèi)部的電磁波 迅速衰減掉。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的X射線衍射圖。
[0017] 圖2為實施例1所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的低放大倍數(shù)掃描電鏡照片。
[0018]圖3為實施例1所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的高放大倍數(shù)掃描電鏡照片。
[0019]圖4為實施例1所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的復介電系數(shù)隨頻率的變化曲線為復介電系數(shù)實部，，為復介電系數(shù)虛部)。
[0020] 圖5為實施例1所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的復磁導率隨頻率的變化曲線（μ^為復磁導率實部，μ"為復磁導率虛部)。
[0021] 圖6為實施例1所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料在吸收涂層厚度為1. 5-5mm米，頻率范圍為1-18GHz的反射損耗圖。
[0022] 圖7為實施例2所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的高放大倍數(shù)掃描電鏡照片。
[0023] 圖8為實施例3所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的高放大倍數(shù)掃描電鏡照片。
[0024] 圖9為實施例4所制備二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材 料的高放大倍數(shù)掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0025] 以下實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但并不因此限制本發(fā)明。
[0026] 實施例1。
[0027] 所述二維片狀組成單元自組裝成三維樹枝狀磁性金屬鈷納米材料，其制備步驟如 下。
[0028] (1)室溫下蒸餾水溶解六水合氯化鈷，配制成0. 03mol/L的六水合氯化鈷溶液。
[0029] (2)室溫下蒸餾水溶解氫氧化鈉，配制成0.4mol/L的氫氧化鈉溶液。