一种改进基底的吸波材料技术领域
本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种改进基底的吸波材料。
本发明是在先申请“一种石墨烯改性的四氧化三铁吸波材料”和“一种石墨烯改性
的钛酸钡吸波材料”的改进发明。
背景技术
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因
电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因
此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科
学的一大课题。
吸波材料指能吸收、衰减投射到材料表面的电磁波能量，并将电磁能通过材料内
部的介质损耗转换成成热能等其它形式的能量耗散掉的一类功能材料。吸波材料由吸收
剂、胶黏剂及各种助剂组成，其中吸收剂的电磁性能决定了吸波涂层性能的好坏，在细胞材
料中起到关键的错用。
本发明人提出了一种吸波材料结构，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层
组成，每层作用不同，其含有的物质也不尽相同。经过多种试验验证，证明该结构设计是合
理有效的。因此本发明人对各个功能层进行物料选择优化改进，以期优化其吸波性能，研究
并改进了各个功能层材料之间的特定配合关系，同时衍生了一系列申请。
随着现代工艺的发展，对吸波材料的要求越来越高，要求在吸波效果较好的同时，
具备较好的物理机械性能、较好的耐高温性以及使用维护简单等。
发明内容
本发明的目的在于提出一种改进基底的吸波材料，能够使得吸波材料性能突出。
发明人的在先申请“一种石墨烯改性的钛酸钡吸波材料”和“一种石墨烯改性的四
氧化三铁吸波材料”采用石墨烯粉末/四氧化三铁粉体和石墨烯改性的钛酸钡吸波材料作
为吸波主材料，其阻抗匹配层的基底是氯丁橡胶。发明人对该吸波材料进行了优化，对基底
进行了优化，寻求更高性能的吸波材料，以期提高吸波性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种吸波材料，尤其是一种改进基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗
层和反射层组成，阻抗匹配层由2-5％的石墨烯/钛酸钡粉体或石墨烯/四氧化三铁粉体分
散到聚苯胺中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡胶中形成，反射层由5-20wt％石英/炭
黑复合材料分散到氯丁橡胶中形成。
炭黑属于一种导电填料，因此本发明的石英/炭黑复合材料，其对电磁波的屏蔽主
要依赖于对入射电磁波的反射作用。当电磁波入射到本发明的石英/炭黑复合材料表面时，
其材料内部发生严重极化，使电磁场的震荡在材料内部导电网络中形成涡流，使电磁能转
化为热能而消耗掉。当炭黑含量在材料内部形成导电网络数目增加，材料的导电性能增强，
使得电磁波在材料表面的反射性能增强，材料的屏蔽性能也随之增强。
由于炭黑的高导电性和隧道导电效应，一般只需要很少的炭黑添加量，就可以形
成比较发达的导电网络，经过与基体材料混合后可以保证基体材料具有良好的力学性能，
因此本发明的石英/炭黑复合材料中，炭黑的体积百分含量为1-15vol％。
本发明的所述石英/炭黑复合材料的制备方法如下：
(1)按照比例将石英粉和炭黑放入球磨机，球磨4-6小时，得到粉料；
(2)加入占粉料质量20-30wt％的水玻璃，再加入占粉料质量20-30wt的浓度为8-
12wt％的聚乙烯醇，搅拌混合均匀后，压制成型；
(3)将所述成型得到的成型制品加热到180-220℃，恒温至少3小时；
(4)将热处理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑复合材料。
优选的，所述石墨烯粉末/四氧化三铁粉体制备方法如下：
(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占
石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；
(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度的
HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，干燥后得到氧化石墨烯；
(3)将所述的氧化石墨烯分散到无水乙醇溶液中，超声分散得到氧化石墨烯胶体
溶液；
(4)将所述氧化石墨烯胶体溶液加热到65-75℃，搅拌下加入质量浓度为70-85％
的水合肼，反应0.5-2小时后，按照石墨烯:四氧化三铁质量比为2:1～1:2的比例，加入四氧
化三铁粉末，混合均匀；
(5)离心分离并洗涤，真空干燥得到石墨烯粉末/四氧化三铁粉体。
优选的，本发明的所述石墨烯粉末/钛酸钡粉体制备方法如下：
(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占
石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；
(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度的
HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，干燥后得到氧化石墨烯；
(3)将所述的氧化石墨烯分散到无水乙醇溶液中，超声分散得到氧化石墨烯胶体
溶液；
(4)将所述氧化石墨烯胶体溶液加热到65-75℃，搅拌下加入质量浓度为70-85％
的水合肼，反应0.5-2小时后，按照石墨烯:钛酸钡质量比为2:1～1:2的比例，加入钛酸钡粉
末，混合均匀；
(5)离心分离并洗涤，真空干燥得到石墨烯粉末/钛酸钡粉体。
本发明通过特定的配方组分，设计了阻抗匹配层/损耗层/反射层构成的三层复合
薄膜，其正面的吸波效果显著优于反面，证明了所述薄膜结构设计的正确。
本发明所述的吸波材料，其在厚度为0.2mm时，当采用石墨作为反射层主物质时，
其最大吸收仅为-15.2dB。当替换为本发明的石英/炭黑复合材料时，其屏蔽性能增加到-
39.7～-43.8dB，本发明的反射物质性能优异。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种改进基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗
匹配层由2％石墨烯粉末/钛酸钡粉体分散到聚苯胺中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁
橡胶中形成，反射层由石英/炭黑复合材料分散到氯丁橡胶中形成。所述石英/炭黑复合材
料中，炭黑占8wt％。
所述石英/炭黑复合材料的制备方法如下：
(1)按照比例将石英粉和炭黑放入球磨机，球磨4小时，得到粉料；
(2)加入占粉料质量20wt％的水玻璃，再加入占粉料质量20wt％的浓度为8wt％的
聚乙烯醇，搅拌混合均匀后，压制成型；
(3)将所述成型得到的成型制品加热到180℃，恒温至少3小时；
(4)将热处理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑复合材料。
经测试，该吸波材料，其在厚度为0.2mm时，屏蔽性能增加到-39dB。
对比例1
一种改进基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗
匹配层由石墨烯粉末/钛酸钡粉体分散到聚苯胺中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡
胶中形成，反射层由石墨分散到氯丁橡胶中形成，所述阻抗匹配层含有2％的石墨烯粉末/
钛酸钡粉体。
所述石墨烯粉末/钛酸钡粉体制备方法如下：
(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占
石墨粉80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30min；
(2)加热至30℃恒温4h，加入去离子水和双氧水，搅拌1h，加入5％浓度的HCl离心
洗涤直至无硫酸根离子，干燥后得到氧化石墨烯；
(3)将所述的氧化石墨烯分散到无水乙醇溶液中，超声分散得到氧化石墨烯胶体
溶液；
(4)将所述氧化石墨烯胶体溶液加热到65℃，搅拌下加入质量浓度为85％的水合
肼，反应0.5小时后，按照石墨烯:钛酸钡质量比为1:2的比例，加入钛酸钡粉末，混合均匀；
(5)离心分离并洗涤，真空干燥得到石墨烯粉末/钛酸钡粉体。
实施例2
一种改进基底的吸波材料，其自上而下由阻抗匹配层、损耗层和反射层组成，阻抗
匹配层由石墨烯/四氧化三铁粉体分散到聚苯胺中形成，损耗层为羟基铁粉分散到氯丁橡
胶中形成，反射层由石墨分散到氯丁橡胶中形成，所述阻抗匹配层含有2％的石墨烯粉末/
四氧化三铁粉体。
所述石墨烯粉末/四氧化三铁粉体制备方法如下：
(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占
石墨粉80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30min；
(2)加热至30℃恒温4h，加入去离子水和双氧水，搅拌1h，加入5％浓度的HCl离心
洗涤直至无硫酸根离子，干燥后得到氧化石墨烯；
(3)将所述的氧化石墨烯分散到无水乙醇溶液中，超声分散得到氧化石墨烯胶体
溶液；
(4)将所述氧化石墨烯胶体溶液加热到65℃，搅拌下加入质量浓度为85％的水合
肼，反应0.5小时后，按照石墨烯:四氧化三铁质量比为1:2的比例，加入四氧化三铁粉末，混
合均匀；
(5)离心分离并洗涤，真空干燥得到石墨烯粉末/四氧化三铁粉体。
对比例1的吸波材料其最大吸收超过-15.2dB。
实施例1与对比例1的对比证明，本发明所述的石英/炭黑复合材料，能显著增强吸
波性能。