本發(fā)明涉及一種制備cofs復(fù)合氣凝膠吸波材料的方法。
背景技術(shù)：
1、隨著時(shí)代的變遷和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備早已在社會(huì)中被廣泛應(yīng)用。而電子設(shè)備的普及在人類生活帶來了極大便利的同時(shí)，因其產(chǎn)生的電磁波污染已然成為繼水污染、大氣污染和噪聲污染之后的第四大環(huán)境污染。電磁波污染對環(huán)境、人類健康和精密儀器的正常運(yùn)行等方面已然造成了不容忽視的潛在危害。此外，隨著各國雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)日新月異的進(jìn)步，對我國國防裝備的雷達(dá)隱身性能提出了更高的要求。因此，開發(fā)出一款高性能的電磁波吸收材料迫在眉睫。
2、面對復(fù)雜多變的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，對材料提出了更加嚴(yán)苛的要求，對于材料的多功能性也提出了一定的需求。因此，輕質(zhì)寬頻吸波材料既是防守之盾，也是進(jìn)攻之矛。不僅要解決各頻段電磁波的交叉干擾，還要保障雷達(dá)隱身等實(shí)際需求。為了打破吸波材料遇到的瓶頸，突破電磁波頻帶限制，通過微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控阻抗是一個(gè)新的思路。近些年的研究表明，材料的微觀結(jié)構(gòu)的有序性可能對電磁響應(yīng)有著決定性作用。低熵體系的有序和周期性排列的結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)局域電場，誘導(dǎo)多重極化，進(jìn)而拓寬電磁響應(yīng)頻帶。cofs（共價(jià)有機(jī)框架）材料框架獨(dú)特，具有可設(shè)計(jì)的孔隙率和富電子特性。這些特性在電磁波吸收領(lǐng)域具有廣泛的發(fā)展空間，因此，其是作為電磁波吸收材料的有力競爭者。li等人通過熱解制普魯士藍(lán)@cofs備了具有核殼結(jié)構(gòu)的吸波材料，實(shí)現(xiàn)了6.22ghz的有效帶寬，但普魯士藍(lán)@cofs的填充比卻達(dá)到了30wt%，面對實(shí)際應(yīng)用過程對材料輕質(zhì)的要求，其填充比還有待進(jìn)一步降低。將cofs制備成氣凝膠復(fù)合材料可以充分發(fā)揮兩者的協(xié)同作用。cofs的有序結(jié)構(gòu)可以作為分子級電磁諧振器，提供精確的電磁響應(yīng)特性；氣凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為cofs提供了穩(wěn)定的載體和宏觀成型能力。這種復(fù)合策略有望突破傳統(tǒng)吸波材料的性能極限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的電磁波吸收材料存在電磁響應(yīng)頻帶狹窄，材料密度大以及損耗機(jī)制單一的技術(shù)問題，而提供一種以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法。
2、本發(fā)明的以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法是按以下步驟進(jìn)行的：
3、一、將fecl3·6h2o、nicl2·6h2o和naoh溶解在水中，攪拌均勻，再加入水合肼，再次攪拌均勻，然后轉(zhuǎn)入到烘箱中，在120℃~130℃反應(yīng)10h~11h，反應(yīng)完成后依次使用蒸餾水和酒精進(jìn)行離心洗滌，將洗滌干凈的產(chǎn)物真空干燥，得到nife合金；
4、所述的fecl3·6h2o、nicl2·6h2o和naoh的質(zhì)量比為(6~7):(55~60):(35~40)；
5、所述的fecl3·6h2o的質(zhì)量與水合肼的體積比為(0.06g~0.07g):5ml；
6、二、將2,3,6,7,10,11-六羥基三苯（hhtp）、1,4-苯二硼酸（pbba）、步驟一制備的nife合金和甲醇一起溶解在1,4-二氧六環(huán)和均三甲苯的共溶劑體系混合溶液中，超聲使其均勻，得到混合溶液；
7、所述的1,4-二氧六環(huán)和均三甲苯的共溶劑體系混合溶液中1,4-二氧六環(huán)與均三甲苯的體積比為（13~14):(3~4)；
8、所述的2,3,6,7,10,11-六羥基三苯、1,4-苯二硼酸和步驟一制備的nife合金的質(zhì)量比為(20~30):(17~18):(8~9)；
9、所述的2,3,6,7,10,11-六羥基三苯的質(zhì)量與甲醇的體積比為（0.2g~0.3g）:(0.4ml~0.5ml)；
10、所述的甲醇與1,4-二氧六環(huán)和均三甲苯的共溶劑體系混合溶液的體積比為（0.4~0.5):(80~90)；
11、三、將步驟二得到的混合溶液倒入高壓反應(yīng)釜中，在90℃~95℃下反應(yīng)20h~22h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，然后依次用甲苯和丙酮對產(chǎn)物進(jìn)行離心洗滌，各離心洗滌三次，然后真空干燥；
12、四、將步驟三所得產(chǎn)物與羧甲基纖維素（cmc）一起溶于去離子水中，攪拌均勻，得到混合溶液；將得到的混合溶液用液氮進(jìn)行定向冷凍，再進(jìn)行冷凍干燥，然后在600℃~800℃和保護(hù)氣氛下進(jìn)行煅燒2h~3h，所得nf@bca復(fù)合氣凝膠；
13、所述的步驟三所得產(chǎn)物與羧甲基纖維素的質(zhì)量比為(1~2):(2~4)。
14、nf@bca中的b是指硼元素，c是碳元素，a是氣凝膠的簡寫，nf是nife合金的簡寫。
15、本發(fā)明通過定向冷凍構(gòu)建低熵骨架域并引入缺電子的硼元素，不僅實(shí)現(xiàn)了nife合金顆粒的均勻分布，而且成功打破局域電荷平衡，改變了材料的電子結(jié)構(gòu)，提高了材料的本征電導(dǎo)率，使得材料轉(zhuǎn)變?yōu)轭惤饘俚膶?dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，硼碳之間的電荷誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移形成了大量的偶極極化中心，這種多機(jī)制的協(xié)同作用使得氣凝膠材料在寬頻范圍內(nèi)均能保持有效的電磁波吸收，最寬可達(dá)6.88ghz。本發(fā)明通過對低熵骨架域結(jié)構(gòu)的宏觀調(diào)控與硼電子摻雜的微觀改性，揭示了多尺度協(xié)同作用對電磁波吸收性能的增強(qiáng)機(jī)制。本發(fā)明制備的氣凝膠材料還兼具優(yōu)異的寬頻吸收，雷達(dá)隱身和隔熱能力，這些成果也為指導(dǎo)制備出更多的多功能吸波材料提供了理論基礎(chǔ)和材料基礎(chǔ)，本發(fā)明有望為開發(fā)出多高效的吸波材料提供新的方向。
16、本發(fā)明中定向冷凍的方法為常規(guī)方法。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
18、1、本發(fā)明通過引入的cof材料（步驟三的產(chǎn)物）對nife合金顆粒的緊密包裹，保證了nife合金顆粒在材料表面的均勻分布，避免了大量磁性顆粒的聚集；同時(shí)，本發(fā)明制備的nf@bca復(fù)合氣凝膠松散、多孔的規(guī)則微觀結(jié)構(gòu)有利于阻抗匹配的調(diào)節(jié)；
19、2、本發(fā)明中硼元素的引入促進(jìn)了電子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，創(chuàng)造了更多的極化中心，從而提高了極化損耗；同時(shí)，所構(gòu)建的硼摻雜導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了電子的快速運(yùn)動(dòng)和跳躍，更利于材料通過導(dǎo)電損耗將入射電磁波的能量轉(zhuǎn)化為熱能；
20、3、本發(fā)明通過定向冷凍構(gòu)建的硼碳鍵低熵骨架域在較寬的帶寬范圍內(nèi)獲得了優(yōu)異的電磁波吸收性能，所制備的nf@bca復(fù)合氣凝膠在厚度為2.2mm時(shí)，最小反射損耗（ rl min）可達(dá)-38.20db；在厚度2.5mm時(shí)，最大有效吸收帶寬（ eab max）高達(dá)6.88ghz；
21、4、本發(fā)明通過優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對原材料性能進(jìn)行了全面優(yōu)化，在獲得超寬帶寬的情況下顯示了對入射電磁波角變化的不敏感性，在70°的入射角下任然可以保持33.72ghz的寬頻吸收；而梯度結(jié)構(gòu)帶來的結(jié)構(gòu)效應(yīng)引起了衍射和二次散射，從而增加了損耗，最大反射損耗高達(dá)-39.93db；本發(fā)明通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，打破二維平面材料的固有缺陷，實(shí)現(xiàn)了反射損耗和有效吸收帶寬的突破。
1.一種以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法，其特征在于以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法是按以下步驟進(jìn)行的：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法，其特征在于步驟一中真空干燥的溫度為60℃下，時(shí)間為6h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法，其特征在于步驟三中真空干燥的溫度為60℃，時(shí)間為12h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法，其特征在于步驟四中所述的保護(hù)氣氛為氮?dú)狻?/p>
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以低熵構(gòu)筑策略制備nf@bca復(fù)合氣凝膠的方法，其特征在于步驟四中煅燒中的升溫速率為2℃/min~3℃/min。