本發明一種層級結構SiOC透波材料、制備方法及其應用中，層級結構SiOC透波材料，包括多層的SiOC納米線，由芯層向外層該SiOC納米線包括有SiC層、SiO2層以及Si?O?C層，其中Si?O?C層為非晶的。本方案通過均勻生長具有梯度組成的具有優異透波性能的SiOC納米線。所提出的制備SiOC納米線的方法簡單、適于大規模的生產，具有應用于雷達罩新型透波涂層的潛力。

技術領域

本發明屬于吸波材料技術領域，具體涉及一種層級結構SiOC透波材料、制備方法及其應用。

背景技術

隨著電磁波的探索和應用，越來越多的與電磁波有關的材料得到了應用，其中最典型的是電磁波吸收材料和滲透材料。根據已有報道，常用的制備納米線的方法包括化學氣相沉積法、電弧放電法、碳納米管約束反應法。在過去的兩個世紀中，電磁波在電路器件和信息技術中的應用越來越廣泛和深入，這促進了電磁波材料，包括透波材料、吸波材料和屏蔽材料的快速發展，以滿足電磁波材料的迫切需要。眾所周知，SiC是典型的電磁波吸波材料，SiO2是典型的電磁波透波材料。SiC納米線由于其化學電阻率高、熱穩定性好、機械強度和硬度高等優點，在高強度復合材料、光催化和傳感器件等領域具有廣闊的應用前景。

Liang Hu, Yang Zou等人提出了一種不添加催化劑制備的SiC納米線的方法。將硅粉、乙基纖維素和甲醇混合制備的漿料均勻涂覆在石墨紙上，然后在真空爐中不同溫度下保溫以形成碳化硅納米線。結果表明，硅粉顆粒經氣-固過程逐漸升華，與石墨紙提供的碳反應生成碳化硅粉末，形成碳化硅粉末。隨著保溫溫度的升高，得到了大直徑的碳化硅納米線，其微觀形貌由絮狀轉變為曲線狀，最后形成線狀納米線。SiO2具有極佳的電磁波透過性，介電常數相對較低而穩定，損耗極低，熱膨脹系數極低，化學穩定性高。Jiani Li認為二氧化硅納米顆粒可以固定在石墨烯表面，通過引入納米顆粒和采用不同的方法來改善基體材料的分散性和導電性。Yao Zeng 等采用原位法制備了一種由三維結構的氧化石墨烯/SiO2 (GO/SiO2)混雜納米顆粒改性的酚醛樹脂基泡沫碳。結果表明當氧化石墨烯/SiO2(GO/SiO2) 混雜納米顆粒粒徑為80nm，質量分數為1.5%時，所制備的泡沫碳樣品在厚度僅為10mm時電磁干擾屏蔽有效寬度達到-50dB。現有納米線的制備過程工序一般較復雜，無法進行大規模生產。另外現有技術一般利用Si(與天然空氣)或Si、C的退火可以形成SiO2或SiC產品(納米線、納米棒、納米球)。

發明內容

本發明方案，通過均勻生長具有梯度組成的具有優異透波性能的SiOC納米線。所提出的制備SiOC納米線的方法簡單、適于大規模的生產，具有應用于雷達罩新型透波涂層的潛力。

本發明的層級結構SiOC透波材料，包括多層的SiOC納米線，由芯層向外層該SiOC納米線包括有SiC層、SiO₂層以及Si-O-C層，其中Si-O-C層為非晶的。

本發明的層級結構SiOC透波材料的一種改進，所述SiC層的厚度小于0.05微米；SiO₂層的厚度小于0.03微米；Si-O-C層的厚度小于0.03微米。

本發明的層級結構SiOC透波材料的制備方法，包括如下步驟：

A、碳纖維原料、硅片原料、石英纖維的準備；

B、反應器的反應腔內依次鋪疊硅片原料、碳纖維原料和石英纖維原料；

C、以升溫速率為2-7℃/min升溫至1450-1550°C后，保溫1h，然后以5-15℃/min的降溫速率冷卻至室溫即可。優選的，本步驟還可以為，在保護氣氛條件下，以升溫速率為2-7℃/min升溫至1450-1550°C后，取消保護氣氛圍，保溫1h，然后以5-15℃/min的降溫速率冷卻至室溫即可。

本發明的層級結構SiOC透波材料的制備方法的一種改進，步驟A中碳纖維原料的準備包括堿處理，所述堿處理為將碳纖維原料在5wt%氫氧化鈉溶液中浸泡去除表面雜質。