一种经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂及其制备方法

本发明属于吸波材料，具体涉及一种经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂及其制备方法。背景技术：：：1、随着雷达探测技术的发展，飞行器的生存能力面临极大威胁，因此研究高性能吸波材料成为了国防武器装备体系中重要的一部分。此外，飞行器马赫数的不断提高，其热端部位面临恶劣的工作环境，对吸波材料的性能提出了更高的要求。2、超高温陶瓷(uhtc)具有高熔点(大于3000℃)和高热稳定性，是理想的热防护材料。zrb2属于超高温陶瓷，除高熔点外还具有高电导率(～107s m-1)，是理想的高温苛刻环境下电磁波吸收剂材料。纳米zrb2不仅具有高的电导率，将其作为吸波剂引入复合材料，不仅可以引起强的电导损耗从而损耗电磁波，而且其丰富的纳米界面为复合材料提供了大量的界面损耗，提升了材料的吸波能力。然而由于纳米相的原因，纳米zrb2的表面通常含有氧化物层，其状态对复合材料的电导损耗和极化损耗均有重要的影响。表面过多的氧化物造成复合材料电导损耗的下降，而表面过少的氧化物会因吸波剂与基体之间阻抗失配引起反射的增加，不利于电磁波的吸收。因此需要对纳米zrb2进行表面处理，通过改变其表面状态来调控zrb2的介电常数，在满足阻抗匹配的情况下同时保留高电导损耗特性，进而提升其对电磁波的吸收能力。文献1“jian x,tian w,li j,et al.high-temperature oxidation-resistant zrn0.4b0.6/sic nanohybrid for enhanced microwave absorption.acs applmater interfaces.2019；11(17):15869-15880.”通过催化化学气相沉积和化学气相渗透工艺在zrb2表面合成zrn0.4b0.6-sic复合结构，有效降低了zrb2陶瓷的介电常数，提高了zrb2陶瓷的吸波性能，当厚度为3.05mm时，在7.7ghz处可获得最低反射损耗-50.8db，有效吸收带宽为2.8ghz。文献2“jia,y.,yang,n.,xu,s.et al.polymer-derived sioc reinforcedwith core-shell nanophase structure of zrb2/zro2 for excellent and stablehigh-temperature microwave absorption(up to 900℃).sci rep 13,267(2023).”制备的纳米zrb2/sioc复合材料，在26～40ghz范围内可实现对电磁波90％吸收。文献3“liu,y.,su,x.,he,x.et al.dielectric and microwave absorption properties of zrb2/al2o3composite ceramics.jmater sci:mater electron 30,2630-2637(2019).”采用热压烧结工艺制备了zrb2/al2o3复合陶瓷。研究了zrb2含量和粒度对陶瓷介电性能和微波吸收性能的影响。zrb2质量分数为15％时复合陶瓷具有最理想的微波吸收性能,在厚度为1.4mm，有效吸收带宽为1.7ghz，在10.8ghz处获得最低反射损耗-15.6db。3、上述文献虽然都利用了纳米zrb2的高电导损耗和界面极化效应，然而都没有涉及对纳米zrb2的表面状态进行处理，致使复合材料的吸收带宽较窄或仅局限于某个波段。技术实现思路1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂及其制备方法，提供一种表面处理的纳米zrb2吸波剂，该吸波剂与聚合物转化sioc陶瓷进行复合，具有耐高温、低密度和吸波频带宽的优点，为高温宽频吸波陶瓷复合材料的研制提供了理论基础及技术支撑。2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，包括以下步骤：3、将纳米zrb2以5℃/min的升温速率从室温升至500～800℃保温1～5h，随后以5℃/min的降温速率降至300℃，再随炉冷却至室温，得到热处理后的纳米zrb2；4、将热处理后的纳米zrb2分散在液态聚硅氧烷中得到混合液体，将混合液体交联固化后研磨得到zrb2/sioc前驱体粉末；5、将zrb2/sioc前驱体粉末压制成块状；6、将压制好的块状前驱体在惰性气氛下裂解并冷却得到zrb2/sioc复合材料。7、进一步的，混合液体在烘箱中180℃下交联固化2h。8、进一步的，裂解温度为800～1200℃，升温速率为5℃/min，保温1h；随后以5℃/min的降温速率降至300℃，再随炉冷却至室温，9、进一步的，纳米超高温陶瓷吸收剂为纳米zrb2粉体，粒径为40nm。10、进一步的，粉末压制时压片机压力为5mpa，保压时间为2min。11、进一步的，纳米zrb2的质量分数分别为60％，液态聚硅氧烷的质量分数为40％，二者均匀混合。12、进一步的，所得zrb2/sioc复合材料的最大连续有效吸收带宽为10.8ghz，最低反射损耗为-43.8db。13、还提供采用上述制备方法得到的经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂。14、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明以纳米zrb2和聚硅氧烷为原料，通过对纳米zrb2进行热处理，得到一种超高温陶瓷吸波剂，再与聚合物转化sioc陶瓷进行复合，得到zrb2/sioc复合材料。所得材料能耐高温和宽频吸波，是严苛环境下高温吸波材料的理想选择。zrb2/sioc复合材料的最大连续有效吸收带宽为10.8ghz，最低反射损耗为-43.8db。15、本发明中通过控制热处理时间来改变纳米zrb2的表面状态，同时调控纳米zrb2的介电常数以满足宽频吸波需求，纳米zrb2与sioc进行复合得到zrb2/sioc复合材料，纳米zrb2在sioc基体中形成导电网络，增强材料的电导损耗能力。同时，在材料中的不同相之间形成了异质界面，引起界面极化，提高了极化损耗能力。此外，由于sioc陶瓷裂解后在陶瓷内部形成了孔隙，孔隙的存在一方面有利于电磁波进入材料内部，另一方面可以使电磁波在材料内发生多次反射，提高损耗能力。技术特征：1.一种经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，其特征在于，混合液体在烘箱中180℃下交联固化2h。3.根据权利要求1所述的经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，其特征在于，裂解温度为800～1200℃，升温速率为5℃/min，保温1h；随后以5℃/min的降温速率降至300℃，再随炉冷却至室温。4.根据权利要求1所述的经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，其特征在于，纳米超高温陶瓷吸收剂为纳米zrb2粉体，粒径为40nm。5.根据权利要求1所述的经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，其特征在于，粉末压制时压片机压力为5mpa，保压时间为2min。6.根据权利要求1所述的经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，其特征在于，纳米zrb2的质量分数分别为60％，液态聚硅氧烷的质量分数为40％，二者均匀混合。7.根据权利要求1所述的经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂制备方法，其特征在于，所得zrb2/sioc复合材料的最大连续有效吸收带宽为10.8ghz，最低反射损耗为-43.8db。8.一种经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述制备方法得到。技术总结本发明提供一种经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂及其制备方法；对于经表面处理的纳米超高温陶瓷吸收剂：通过控制热处理时间和温度，改变纳米ZrB2表面成分组成，用以调控纳米ZrB2的介电常数，随后将吸波剂分散在液相聚硅氧烷中，交联固化后压制成型，在高温下裂解成ZrB2‑SiOC复合材料，复合材料中ZrB2表面成分的改变可以调控复合材料的阻抗匹配和电导损耗，有效提高复合材料的吸波性能；在材料中的不同相之间形成了异质界面，引起界面极化，提高了极化损耗能力。此外，由于SiOC陶瓷裂解后在陶瓷内部形成了孔隙，孔隙的存在一方面有利于电磁波进入材料内部，另一方面可以使电磁波在材料内发生多次反射，提高损耗能力。技术研发人员：贾瑜军,胡吉盛,刘思剑,任斌受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12