一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材

本发明涉及吸波材料，尤其涉及一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料、制备方法及其应用。背景技术：1、随着电子设备和通信技术的快速发展，电磁波吸收材料的研究和开发引起广泛关注。在这一领域中，高熵合金材料因其独特的性质和多元素效应而成为备受研究者们瞩目的焦点。然而，单一的高熵合金表现为金属性质，密度高和低化学稳定性的缺点限制了他们作为轻质吸收剂长期发展。2、将高熵合金纳米粒子和碳材料复合可以降低整体密度和提高材料化学稳定性。然而，传统合成高熵合金/碳复合材料的方法却面临一系列挑战。通常情况下，传统的高温热处理方法难以实现均匀的元素分布，容易导致高熵合金中的相分离现象。而机械合金化方法通常会导致合金颗粒尺寸较大，难以实现良好的复合效果，进一步影响了高熵合金/碳复合材料的吸波性能。因此，开发一种有效的制备方法以克服这些难点是当前研究的关键所在。焦耳热作为一种快速加热和降温的方法，引起了研究人员的广泛兴趣。焦耳热能够在极短的时间内实现高温，促进金属中各元素混合和均匀分布，同时快速的降温过程可以有效避免了相分离的问题。这为制备高熵合金/碳复合材料提供了一种有效的途径。技术实现思路1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料、制备方法及其应用。2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：3、一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料，其成分包括：多孔氮掺杂碳纳米纤维以及高熵合金纳米颗粒；该复合吸波材料通过静电纺丝技术和焦耳热技术制备得到。4、优选的：所述多孔氮掺杂碳纳米纤维为一维氮掺杂多孔结构纤维。5、优选的：所述高熵合金纳米颗粒负载在多孔氮掺杂碳纳米纤维上。6、一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：7、s1：将pan和pvp溶解于dmf中，后加入金属盐颗粒，搅拌均匀后得到纺丝液；8、s2：将纺丝液转移到注射器中并连接不锈钢纺丝针头，进行静电纺丝得到聚合物纤维膜；9、s3：将聚合物纤维膜浸渍在2-甲基咪唑溶液中进行高熵mof的生长；10、s4：将生长了高熵mof的聚合物纤维膜置于马弗炉中，在空气氛围下加热进行预氧化处理以稳定聚合物纤维，得到稳定型聚合物纤维膜；11、s5：对稳定型聚合物纤维膜予以焦耳热处理，制得多孔氮掺杂碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料。12、优选的：所述s1中，pan的分子量为150000，pvp型号为k30；13、金属盐颗粒包括co(no3)2·6h2o，ni(no3)2·6h2o，zn(no3)2·6h2o，cu(no3)2·6h2o和fe(so4)2·7h2o。14、优选的：所述pan和pvp的质量比为4：1；金属盐颗粒中的co(no3)2·6h2o，ni(no3)2·6h2o，zn(no3)2·6h2o，cu(no3)2·6h2o和fe(so4)2·7h2o各自的添加量为0.5-2mmol。15、优选的：所述s2中，静电纺丝过程是在高压静电纺丝机上进行的，在纺丝过程使用21号纺丝针头，期间控制高压为16kv，低压为-1.0kv，流速为0.4ml/h，针头与收集滚筒之间的距离设定为20cm，温度为30±2℃，湿度为45±5％。16、优选的：所述s3中，纤维膜浸渍到含有2-甲基咪唑的甲醇溶液中，在浸渍时间为10-18h；17、s4中后取出纤维膜控制预氧化温度为200-260℃，预氧化时间为2-5h；预氧化升温速率为2-5℃/min。18、优选的：所述s5中，稳定型聚合物纤维膜焦耳热处理是在焦耳热加热设备上进行的，期间焦耳热电压设置为40v，电流设置为300a，温度上限设置为1273k，保温时间为30s。19、一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的应用，具体如下：按质量比1：9将上述多孔氮掺杂碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料和石蜡置于容器内，在80℃下保温至石蜡完全熔化，得到熔化料；对熔化料进行充分搅拌分散，待凝固后制得复合吸波物。20、本发明的有益效果为：21、1.本发明中的一维多孔碳纳米纤维相互连接形成三维的网状结构有利于电磁波的多次折射和散射。22、2.本发明中的多孔结构有利于降低复合材料整体密度，增加复合材料比表面积。23、3.本发明中高熵合金高熵效应能够使合金内部的局部极化提高复合材料极化损耗能力。技术特征：1.一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料，其特征在于，其成分包括：多孔氮掺杂碳纳米纤维以及高熵合金纳米颗粒；该复合吸波材料通过静电纺丝技术和焦耳热技术制备得到。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料，其特征在于，所述多孔氮掺杂碳纳米纤维为一维氮掺杂多孔结构纤维。3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料，其特征在于，所述高熵合金纳米颗粒负载在多孔氮掺杂碳纳米纤维上。4.一种根据权利要求1-3任一项所述的氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：5.根据权利要求4所述的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，pan的分子量为150000，pvp型号为k30；6.根据权利要求4所述的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述pan和pvp的质量比为4：1；金属盐颗粒中的co(no3)2·6h2o，ni(no3)2·6h2o，zn(no3)2·6h2o，cu(no3)2·6h2o和fe(so4)2·7h2o各自的添加量为0.5-2mmol。7.根据权利要求4所述的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述s2中，静电纺丝过程是在高压静电纺丝机上进行的，在纺丝过程使用21号纺丝针头，期间控制高压为16kv，低压为-1.0kv，流速为0.4ml/h，针头与收集滚筒之间的距离设定为20cm，温度为30±2℃，湿度为45±5％。8.根据权利要求4所述的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述s3中，纤维膜浸渍到含有2-甲基咪唑的甲醇溶液中，在浸渍时间为10-18h；9.根据权利要求4所述的一种氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述s5中，稳定型聚合物纤维膜焦耳热处理是在焦耳热加热设备上进行的，期间焦耳热电压设置为40v，电流设置为300a，温度上限设置为1273k，保温时间为30s。10.一种根据权利要求1-3任一项所述的氮掺杂多孔碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料的应用，其特征在于，具体如下：按质量比1：9将所述多孔氮掺杂碳纳米纤维-高熵合金复合吸波材料和石蜡置于容器内，在80℃下保温至石蜡完全熔化，得到熔化料；对熔化料进行充分搅拌分散，待凝固后制得复合吸波物。技术总结本发明公开了一种氮掺杂多孔碳纳米纤维‑高熵合金复合吸波材料、制备方法及其应用，涉及吸波材料技术领域；该复合吸波材料的成分包括：多孔氮掺杂碳纳米纤维以及高熵合金纳米颗粒；该复合吸波材料通过静电纺丝技术和焦耳热技术制备得到；所述多孔氮掺杂碳纳米纤维为一维氮掺杂多孔结构纤维；所述高熵合金纳米颗粒负载在多孔氮掺杂碳纳米纤维上。本发明中的一维多孔碳纳米纤维相互连接形成三维的网状结构有利于电磁波的多次折射和散射；其中，多孔结构有利于降低复合材料整体密度，增加复合材料比表面积；其中，高熵合金高熵效应能够使合金内部的局部极化提高复合材料极化损耗能力。技术研发人员：张惠,王士鹏,汪保军,吴伟,李士阔,黄方志受保护的技术使用者：安徽璜峪电磁技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/26