频带宽、吸收强、质量轻、稳定性好、可设计性强和使用方便是新型微波吸收材料的发展方向。有机高分子吸波材料由于质量轻、柔软性好、可大面积成膜,还可以通过金属离子的掺杂以调整其导电性和吸波性能,因而得到了快速发展。本申请项目以皮胶原纤维这类天热高分子为基础材料,合成高性能微波吸收材料。关键研究内容包括通过胶原纤维-醛类化合物反应制备席夫碱型吸波材料,通过胶原纤维-醛类化合物-金属盐反应制备席夫碱盐型吸波材料,通过胶原纤维-纳米金属化学还原制备胶原-纳米金属复合吸波材料;通过测定该类吸波材料的电磁参数和微波吸收特性,建立不同种类的醛、金属离子种类和掺杂量、纳米金属的种类和尺度等与吸波性能之间的构效关系。通过改变制备方法和条件,实现对该类吸波材料的吸收强度和频率的调控。在此基础上,分析和阐明该类吸波材料的吸波机理,为其在雷达隐身领域和电磁防护领域获得广泛应用奠定坚实的基础。
Collagen fiber;tannin;support;biotemplate;microwave absorption
该项目将胶原纤维作为载体以及生物模板,研究制备了席夫碱(盐)型,纳米金属复合型,以及纳米金属纤维型三类微波吸收材料,系统研究了制备过程及其微波吸收性能。对于席夫碱盐型吸波材料,采用醛类化合物与胶原纤维反应,再掺杂金属离子制备了胶原纤维席夫碱(盐)型吸波材料;系统研究了该类吸波材料的制备原理和方法,以及影响其雷达吸波性能的各种因素。对纳米金属-胶原纤维复合材料,将Ag+与接枝了杨梅单宁(BT)胶原纤维(CF-BT)反应,还原后获得了可控型纳米银粒子-胶原纤维复合吸波材料(AgNPs-CF),研究发现,AgNPs-BT@CF 在Ku波段的反射损失超过-10dB;在此基础上通过一步法在CF-BT上负载磁性双金属Ag@Ni核壳纳米粒子,进一步提高了胶原纤维-纳米金属复合微波吸收材料的介电常数与磁导率的阻抗匹配。对于纳米金属纤维型吸波材料,以胶原纤维为生物模板,将Fe3+负载在胶原纤维上,通过高温碳化后得到磁性纳米颗粒-碳纤维(FCNB)复合微波吸收材料,在8.6-14GHz的波段范围内,反射损失超过-10dB。该类基于胶原纤维的新型微波吸收材料具有结构多样,质量轻,吸波性能强等特点。通过本项目的研究,已发表论文12篇,其中SCI收录或源刊11篇,国际学术会议1篇,申请项国家发明专利3项,已授权1项。