基于皮胶原纤维的微波吸收材料的制备与性能研究

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。

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。