CN118175828A

CN118175828A - 吸波材料、制备方法和器件

Info

Publication number: CN118175828A
Application number: CN202410611286.0A
Authority: CN
Inventors: 舒金表; 陈阿龙; 宣臣超; 张秀燕; 钱宏铭; 王雷; 张雪峰; 孔阳
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2024-05-16
Filing date: 2024-05-16
Publication date: 2024-06-11
Anticipated expiration: 2044-05-16
Also published as: CN118175828B

Abstract

本申请公开了一种吸波材料、制备方法和器件。吸波材料包括钛碳化硅，所述钛碳化硅为叠层有序空穴结构。叠层有序空穴结构的存在，能够使得钛碳化硅具有较优的吸波性能和散热性能。

Description

吸波材料、制备方法和器件

技术领域

本申请涉及电磁兼容技术领域，特别是涉及吸波材料、制备方法和器件。

背景技术

由于电子元件对电磁场的高灵敏度，任何微小干扰都可能导致设备在高度集成的电子装置中发生故障。如果没有任何电磁干扰（EMI）屏蔽的电子设备暴露在附近设备产生的电磁场中，电子设备将很容易发生故障。

高功率密度电子器件和高端电子工业器件等逐渐小型化、结构紧凑化、高功率密度化，引发的散热问题对器件的工作稳定性和可靠性提出严峻的挑战。但是传统的吸波材料存在相界面、声子简谐波振动不匹配问题，使得声子发生散射、填料与基体间界面热阻高，进而不利于热导率的提高。

上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息，而不必然地构成现有技术。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种吸波材料、制备方法和器件，能够提高吸波材料的散热性能和吸波性能。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种吸波材料，该吸波材料包括钛碳化硅，所述钛碳化硅为叠层有序空穴结构。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种吸波材料的制备方法，该方法包括：提供钛碳化硅原料；对钛碳化硅原料进行刻蚀处理，得到均匀叠层钛碳化硅；将所述均匀叠层钛碳化硅和膨化剂混合，得到均匀混合物；将所述均匀混合物置于还原气氛中，升温至100℃并保温0.5h，接着升温至150℃并保温1h，以得到吸波材料。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种器件，所述器件为吸波器件或散热器件，该器件包括上述的吸波材料；或包括上述的方法制得的钛碳化硅改性材料。

本申请钛碳化硅叠层中的相邻两层之间构成多个孔道（即空穴），叠层中的空穴较为有序地排列，如此，电磁波能够在钛碳化硅的有序空穴结构内部经过多次的反射吸收，使得当电磁波射入均匀叠层膨化Ti₃SiC₂表面时，部分电磁波会被表面的导电层反射回去，从而减少电磁波进入物体内部的数量，从而能够达到较好的屏蔽效果，从而本申请的吸波材料的吸波性能较强，并且Ti₃SiC₂既有金属的特性，在常温下有很好的导热性能和导电性能，相对较低的维氏硬度和较高的弹性模量；在常温下有延展性，可以像金属一样进行加工，在高温下具有塑性；同时，它又具有陶瓷材料的性能，有高的屈服强度、高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性能，在高温下能保持高强度，如此本申请的吸波材料具有较佳的散热性能和吸波性能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为钛碳化硅改性材料的理想结构示意图；

图2为本申请钛碳化硅改性材料的微观结构示意图；

图3为本申请的均匀叠层钛碳化硅的微观结构示意图；

图4为本申请的膨化后的钛碳化硅的示意图；

图5为本申请的钛碳化硅改性材料和普通的钛碳化硅材料的屏蔽性能的对比示意图；

图6为本申请的钛碳化硅改性材料和普通的钛碳化硅材料的导热性能的对比示意图；

图7为本申请吸波膜一实施例的结构示意图；

图8为本申请屏蔽吸波膜一实施例的结构示意图；

图9为本申请屏蔽吸波膜另一实施例的结构示意图；

图10为本申请屏蔽吸波膜又一实施例的结构示意图；

图11为本申请屏蔽吸波膜再一实施例的结构示意图；

图12为本申请吸波散热器一实施例的结构示意图；

图13为本申请吸波散热器另一实施例的结构示意图；

图14为本申请吸波散热器两实施例的插入损耗曲线示意图；

图15为通过对比例1的方法制得的钛碳化硅粉末的电镜示意图；

图16为通过实施例3的方法制得的钛碳化硅粉末的电镜示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片），除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，还可以并列进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)，还可以是步骤(a)和(b)同时并行。例如，所提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

本申请提供一种吸波材料，该吸波材料包括钛碳化硅Ti₃SiC₂。如图1和图2所示，该吸波材料中的钛碳化硅为叠层有序空穴结构。其中，钛碳化硅经过分层处理（例如刻蚀处理）而形成叠层结构。并且，钛碳化硅叠层中的相邻两层之间构成多个孔道（即空穴），如图2所示，叠层中的空穴较为有序地排列。如此，如图1所示，电磁波能够在钛碳化硅的有序空穴结构内部经过多次的反射吸收，使得当电磁波射入均匀叠层膨化Ti₃SiC₂表面时，部分电磁波会被表面的导电层反射回去，从而减少电磁波进入物体内部的数量，从而能够达到较好的屏蔽效果，从而本申请的吸波材料的吸波性能较强，并且Ti₃SiC₂既有金属的特性，在常温下有很好的导热性能和导电性能，相对较低的维氏硬度和较高的弹性模量；在常温下有延展性，可以像金属一样进行加工，在高温下具有塑性；同时，它又具有陶瓷材料的性能，有高的屈服强度、高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性能，在高温下能保持高强度，如此本申请的吸波材料具有较佳的散热性能和吸波性能。可选地，本申请的钛碳化硅可以应用于电磁兼容（EMC）领域。

较为优选的是，钛碳化硅中的空穴为类椭圆状，且空穴的长轴为200nm-400nm，类椭圆状的短轴为130-210nm，如此，钛碳化硅的空穴的尺寸相对较大，如此钛碳化硅能够更好地对电磁波进行反射吸收。当然，在其他实施例中，钛碳化硅的空穴也可以为圆形、锥形或柱形等其他形状。

可选地，钛碳化硅的叠层有序空穴结构中的弯曲处共价键合，如此钛碳化硅在弯曲处还能形成有效连接，能够维持良好的有序空穴形态，如此接合处的界面热阻也相对较小，增强了传热效果，从而可以维持较好地散热效果。

此外，可以在钛碳化硅的空穴内填充吸波物质和/或散热物质，以提高钛碳化硅材料的吸波性能和散热性能。

本申请提供一种钛碳化硅改性材料的制备方法，包括：

提供钛碳化硅原料；对钛碳化硅原料进行刻蚀处理，得到如图3所示的均匀叠层钛碳化硅；将所述均匀叠层钛碳化硅和膨化剂混合，得到均匀混合物；将所述均匀混合物置于还原气氛中，升温至95-105℃并保温0.3-1h，接着升温至145-155℃并保温0.5-1.5h，得到如图4所示的具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅，该钛碳化硅的叠层有序空穴结构可如图2所示。这种制备方法通过控制均匀叠层钛碳化硅的膨化反应温度的反应时间，以及上升过程中维持的温度时间，使得钛碳化硅能够逐步膨化至形成叠层有序空穴结构，可以避免钛碳化硅膨化速度过快导致结构出现断裂，可以维持其叠层有序空穴网络形态，从而通过该制备方法可以制得吸波性能和导热性能较佳的钛碳化硅。具体地，在100摄氏度时保持维持30min使其逐步膨化，避免膨胀速度过快导致结构出现断裂，影响整体的网络；在150摄氏度时反应1h，使其膨化到最优状态，并且维持其形态结构。

在一实施例中，可以先将均匀叠层钛碳化硅均匀分散到溶剂中，得到均匀叠层钛碳化硅溶液；然后加入适量的膨化剂，搅拌一段时间后在预定温度下干燥，得到均匀混合物。其中，为了提高均匀叠层钛碳化硅分散效果，可以先将均匀叠层钛碳化硅加入到适量的溶剂中，以预定转速搅拌一段时间，然后超声分散一段时间，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液（即上述的均匀叠层钛碳化硅溶液）。此外，预定温度小于膨化剂的分解温度，例如膨化剂为碳酸氢钠，预定温度可以小于50℃。在其他实施例中，膨化剂也可为正丁胺等，在此不做限制。

可选地，膨化剂与均匀叠层钛碳化硅之间的比例关系可以在一定范围内，例如在“1:1.5-1:3”范围内，并且可通过调节膨化剂和均匀叠层钛碳化硅之间的比例关系，可以调节钛碳化硅的膨化程度，使得钛碳化硅具有不同的屏蔽性能。比较优选的是，膨化剂与均匀叠层钛碳化硅之间的质量比例为1:2，如图5所示，相比于不使用膨化剂制得的无膨化状态的钛碳化硅（即图5中的普通Ti₃SiC₂），按照此比例制得的钛碳化硅（即图5中的均匀叠层膨化Ti₃SiC₂）在30Mhz-18Ghz具有优异的电磁波吸收性能，其屏蔽性能提升近30dB。

在一个具体的示例中，可以将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液；然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的均匀混合物。

可选地，膨化还原处理过程中的还原气氛可以为氢气气氛和/或氮气气氛等，在此不做限制。

另外，为了提高膨化效果，可以控制升温速度在一定范围内，例如位于大于2℃/min且小于10℃/min的升温速率范围内。较为优选的是，升温速率为5℃/min。

可选地，钛碳化硅原料可以是自制的，或者市购得到的。

其中，钛碳化硅原料可以以碳粉、钛粉和硅粉为原料高温烧结制得。在一实施例中，可以通过真空无压烧结，将钛粉、碳粉、硅粉按照质量分数比例为10:2:3放入真空中进行1500摄氏度高温烧结，得到钛碳化硅原料。

可选地，可采用氢氟酸刻蚀，熔融盐法刻蚀，电化学刻蚀，离子液体刻蚀等刻蚀方式，对钛碳化硅原料进行刻蚀处理，以使得钛碳化硅分层，并且可通过控制刻蚀处理条件，使得刻蚀处理后的钛碳化硅是均匀叠层结构，即，使得刻蚀处理后的钛碳化硅的叠层结构为均匀间距。

以采用熔融盐法，对钛碳化硅进行刻蚀处理为例，对钛碳化硅进行刻蚀处理可以包括：将所述钛碳化硅原料和卤化盐混合后置于卤化盐的盐床中；在真空中，将所述盐床及其内的所述钛碳化硅原料以升温速率150-200℃/h升温至1150℃-1200℃并保温2-4h，降温至590℃-610℃后加入刻蚀剂并反应10min-1h，冷却至室温，得到所述均匀叠层钛碳化硅。如此通过控制反应温度上升速率以及反应的时间不会蚀刻掉Ti₃SiC₂化合物中的硅原子，仅去除掉反应残留的Ti、Si、C这三个物质，保证刻蚀处理的产物中钛碳化硅纯度约为89%-95%，可以避免产生大量其他的衍生物；并且通过控制反应温度上升速率以及反应的时间，使其分层更加明显，并且使得钛碳化硅均匀分层，刻蚀得到均匀叠层结构的钛碳化硅。

其中，卤化盐可以选自氯化钠和氯化钾等中的至少一种，在此不做限制。刻蚀剂可以为路易斯(Lewis)酸(CuCl₂、CoCl₂、ZnCl₂、FeCl₃、NiCl₂、AgCl、FeCl₂、CdCl₂等)中的一种。具体地，在一示例中，对钛碳化硅进行刻蚀处理可以包括：将钛碳化硅原料、氯化钠、氯化钾按照1:5:5的比例混合均匀后，将制备得到的混合溶液置于氯化钠盐床中；第二步，在真空中，逐步升高温度，具体可以150-200摄氏度/h的速率上升温度，随着温度的升高，低熔点的氯化钠等盐会变成液态，钛碳化硅粉末在真空中逐渐分层，在1200摄氏度下反应3h生成叠层钛碳化硅。随后将温度降低600摄氏度时，加入FeCl₂，与熔融盐中生成的相进行刻蚀反应，反应0.5h后，在常温下进行冷却，冷却至室温后，滤除多余的盐，真空下干燥，最终得到均匀叠层钛碳化硅粉末。

在一实施例中，钛碳化硅改性材料的制备方法还可包括：

对具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅进行聚多巴胺改性，得到聚多巴胺改性后的钛碳化硅，如此利用聚多巴胺与钛碳化硅具有相似的开放、高表面积的孔隙结构和平均层间间距，并且通过聚多巴胺改性能够较好地维持空穴接合处之间的共价键合，使得钛碳化硅的空穴接合处的共价键合不易断裂，提高钛碳化硅微观结构空穴接合处的稳定性，从而通过聚多巴胺改性能够很好地保持钛碳化硅的整体形貌和叠层有序空穴结构，并且防止在后续制备过程中由于温度等其他环境调节对钛碳化硅的叠层有序空穴结构造成影响。

在该实施例中，可以将聚多巴胺单体与钛碳化硅按照质量比1-1-4:1的比例混合成分散相，在20-30℃下让聚多巴胺单体逐步增大，沉积在钛碳化硅表面，而实现对钛碳化硅进行聚多巴胺改性。

较为优选的是，聚多巴胺单体与钛碳化硅的质量比可为3:1。

在具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅的空穴内填充石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料，如此在钛碳化硅的空穴内填充了石蜡这类导热物质，能够提高钛碳化硅的导热性能，如图6所示，本实施例的钛碳化硅改性材料（即图6中的均匀叠层膨化Ti₃SiC₂）的热导率达到了6W/m²/K，其导热速率与普通的Ti₃SiC₂相比也提升了近30%；且通过在空穴中嵌入石蜡颗粒，使得在外界施加压力下钛碳化硅也能维持空穴状态，如此可以避免后续热压时空穴体积缩小，也能避免空穴状态发生改变，保留了均匀叠层钛碳化硅的叠层有序空穴结构，从而可以较好地维持钛碳化硅的吸波性能和导热性能，并且石蜡熔化后在均匀叠层膨化钛碳化硅粉末层间进行修饰，使得均匀叠层膨化钛碳化硅在长尺度上实现了连续网络结构。

优选地，石蜡颗粒的尺寸小于空穴的尺寸，以让石蜡颗粒能够满足进入空穴的要求。具体地，石蜡颗粒的长可以小于或等于400nm，石蜡颗粒的宽和高可以小于或等于210nm。

为提高石蜡颗粒填充的均匀率，石蜡颗粒可以为球形颗粒。当然，在其他实施例中，石蜡颗粒也可以为锥形颗粒、片状颗粒或柱形颗粒等。

在一具体的示例中，在具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅的空穴内填充石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料的步骤，可以包括：取10g均匀叠层膨化钛碳化硅粉与1-2g石蜡微球，首先将10g石蜡微球加热至凝胶状，之后加入具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅不断进行搅拌，具体为通过石蜡微球自组装到聚多巴胺改性的均匀叠层膨化钛碳化硅粉末层间空穴中，石蜡微球熔化后在均匀叠层膨化钛碳化硅粉末层间进行修饰，最后进行热压致密化，使得均匀叠层膨化钛碳化硅在长尺度上实现了连续网络结构，并且保留了复合材料中均匀叠层钛碳化硅粉末的相互连接的多孔结构。较为优选的是，为提高石蜡颗粒的填充效果，在具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅和石蜡颗粒的搅拌过程中进行振动处理。

本申请还提供一种器件，该器件包括本申请的吸波材料。该器件可为吸波器件或散热器件。

可选地，该器件可以为吸波膜10，以通过由本申请的复合吸波材料制成的吸波膜10对5.8GHz的电磁波进行大幅度吸收，且能够对其他频段的电磁波进行吸收。

可选地，如图7所示，吸波膜10可以包括通过上述的复合吸波材料制成的吸波屏蔽层11。

进一步地，吸波膜10还可包括两个绝缘层12，这两个绝缘层12分别设置在上述的吸波屏蔽层11的相对两侧。

其中一个绝缘层12可以是粘性绝缘层，另一个绝缘层12可以是非粘性绝缘层。当然，在其他实施例中，吸波膜10的两个绝缘层12均可以是粘性绝缘层。

可选地，该器件可以为屏蔽吸波膜，以通过由本申请的复合吸波材料制成的屏蔽吸波膜对5.8GHz的电磁波进行大幅度吸收，且能够对其他频段的电磁波进行吸收和/或屏蔽。

其中，屏蔽吸波膜可以包括网状屏蔽层和电磁波吸波层。网状屏蔽层可以包括作为屏蔽间隙的通孔，如此网状屏蔽层能够屏蔽部分电磁波，部分电磁波可以通过网状屏蔽层的间隙穿到吸波层，以通过吸波层吸收这部分电磁波，网状屏蔽层和吸波层可以互补吸收电磁波。

可选地，可以通过调节金属屏蔽层的层数及金属屏蔽层的密度、电磁波吸波层的层数调节屏蔽吸波膜的屏蔽吸波性能，以使屏蔽吸波膜可以灵活应用于不同的场景中，同时可以更高效地解决电磁兼容问题。

在一实施例中，如图8所示，屏蔽吸波膜20可以包括至少两个电磁波吸波层21和网状屏蔽层22。所述网状屏蔽层22设置在相邻两个所述电磁波吸波层21之间，且所述网状屏蔽层22的所述通孔221的两开口端一一对应地面向与所述网状屏蔽层22相邻的两个所述电磁波吸波层21。

在屏蔽吸波膜20包括具有叠层有序孔道结构的吸波材料时，电磁波能够在叠层有序孔道结构内部经过多次的反射吸收，使得当电磁波射入通过均匀叠层有序孔道结构的复合吸波材料制成的电磁波吸波层21时，部分电磁波会被表面的电磁波吸波层21反射回去，从而减少电磁波进入物体内部的数量；并且即使有电磁波穿过表面的电磁波吸波层21，也会被网状屏蔽层22屏蔽；即使有电磁波穿过表面的电磁波吸波层21和网状屏蔽层22，也会在网状屏蔽层22另一侧设置的电磁波吸波层21叠层有序孔道结构内部经过多次的反射吸收从而反射回去，如此通过均匀叠层有序孔道结构的复合吸波材料制成的至少两个电磁波吸波层21的交替反射，以及和网状屏蔽层22的相互配合，可以大幅提升屏蔽吸波膜20对电磁波的反射吸收量，从而大幅减少电磁波穿透屏蔽吸波膜20进入物体内部的数量，即大幅提高了屏蔽吸波膜20对电磁波的反射吸收效果。

在该实施例中，如图9所示，为了防止网状屏蔽层22在使用过程中造成设备损坏，可以对网状屏蔽层22采取绝缘处理，例如可在网状屏蔽层22表面平铺一层绝缘层23，即在网状屏蔽层22和电磁波吸波层21之间设置一层绝缘层23。

考虑到网状屏蔽层22的相对两侧均设有电磁波吸波层21，在网状屏蔽层22和电磁波吸波层21之间可以不设置绝缘层23，即在网状屏蔽层22的相对两侧均设有电磁波吸波层21的情况下，可以不对网状屏蔽层22做绝缘处理，在此情况下，屏蔽吸波膜20的散热性能更好。如此，可以先将网状屏蔽层22提前制备好，而后在网状屏蔽层22正反两面平铺复合吸波材料作为电磁波吸波层21，如此即可获得在较宽频率范围内屏蔽吸波性能的屏蔽吸波膜20。

进一步地，如图8所示，可以在电磁波吸波层21远离网状屏蔽层22的一侧设置绝缘层23，如此可对屏蔽吸波膜20进行特殊的绝缘处理，使其可以应用于电路表面中，进一步地可加强屏蔽吸波膜20的绝缘距离，使其可以应用于电路板中。

为便于屏蔽吸波膜20的使用，绝缘层23可以是粘性的，例如丙烯酸类绝缘层、橡胶类绝缘层。

在另一实施例中，如图10所示，屏蔽吸波膜20可以包括一个电磁波吸波层21和网状屏蔽层22。

为了防止网状屏蔽层22在使用过程中造成设备损坏，可以对网状屏蔽层22和/或电磁波吸波层21采取绝缘处理。

在一个具体的示例中，如图10所示，屏蔽吸波膜20可以包括依次层叠的网状屏蔽层22、绝缘层23、电磁波吸波层21和粘性绝缘层24。

在另一个具体的示例中，如图11所示，屏蔽吸波膜20可以包括依次层叠的非粘性绝缘层25、电磁波吸波层21、网状屏蔽层22和粘性绝缘层24。

在屏蔽吸波膜20中，可以通过本申请的复合吸波材料制成屏蔽吸波膜20的电磁波吸波层21。

对于电磁波吸波层21而言，通过复合吸波材料制成电磁波吸波层21的方法不受限制。

例如，可以通过干法压制而成，具体地，可以将适量的复合吸波材料直接压制形成电磁波吸波层21。

另例如，可以通过湿法固化而成，具体地，可以将适量的复合吸波材料制成溶液状，在吸波材料溶液中添加凝固剂，利用凝固剂对吸波材料溶液进行固化处理，得到电磁波吸波层21。

又例如，可以通过丝网印刷等印刷方法制成，具体地，可将适量的复合吸波材料制成溶液状，然后通过丝网印刷等印刷方法将吸波材料溶液印刷到网状屏蔽层22表面上，接着对网状屏蔽层22表面印刷的复合吸波材料溶液进行固化处理，如此即可制成电磁波吸波层21。

对于网状屏蔽层22而言，网状屏蔽层22可包括金属屏蔽层、铁氧体屏蔽层等中的至少一种。

金属屏蔽层可为金属线的编织网，例如网状屏蔽层22可以由金属线自动化编织而成。

其中，金属线的材质可为铁、铜、铝等材料。

金属线的线径不受限制，可以根据屏蔽吸波膜20的成本与屏蔽性能等因素综合确定。较为优选的是，金属线的线径可以为0.05mm—0.20mm。进一步地，金属线的线径可以为0.10mm。

在其他实施例中，金属屏蔽层也可以通过对无孔金属层进行穿孔处理而得到。

为了能够适用于实际的应用环境中，满足不同环境下的屏蔽性能要求，通过调节网状屏蔽层22的层数与通孔221尺寸调节其屏蔽性能，可以尽量控制材料的成本投入，减少不必要材料的耗费。

其中，通孔221的尺寸与所述屏蔽吸波膜20的屏蔽波段可呈负相关。即屏蔽吸波膜20的屏蔽波段高，通孔221尺寸可以设置得小一些。

通孔221的形状不受限制，例如可为方形或三角状、蜂窝状。

另外，上述的器件也可以是吸波散热器，以通过本申请的吸波材料和导热材料复合制成吸波散热器，如此使得该器件同时具有较好的吸波效果和散热效果。

在一实施例中，如图12所示，吸波散热器30可以包括吸波件31和嵌合于所述吸波件31的散热件32，进一步地吸波件31完全包覆住散热件32，该实施例通过嵌合填充互补的方式让吸波件31与散热件32配合，使得吸波散热器30兼具优异的吸波性能以及散热性能，可以应用于较高散热要求的电子设备上，提升电子设备的散热性能并抑制电磁波干扰，也可以用作隔离信号间的串扰和规避感性器件的空间耦合，进而解决了吸波部件与散热部件不能兼容的问题，极大缩小了空间，有利于电子设备的集成化和小型化进展。

本申请对散热件32的选择不作限制，可以是散热垫、金属钣金件、导热硅胶、导热硅酯等。其中，当散热件32优选为散热垫、导热硅胶、导热硅脂等时，配合吸波件31得到的吸波散热件32具有优异的柔韧性以及延展性等。

可选地，散热件32通过散热材料制备得到。

其中，散热材料的制备过程可以为：准备原料，其中包括导热粉，导热粉可以包括氧化铝、铝、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁、氮化硼、陶瓷等中的一种或多种的混合物，粒径为0.1μm—100μm；导热原料的优选比例为1:1:1:1，但不限于增大某一原料的比例进一步提升散热能力，将选择好的导热原料溶于1:1的水中，并且在水中加入适量的粘合剂乙烯基硅油和含氢硅油，在真空80kPa—90kPa下，以温度50℃—150℃条件，搅拌1h—2.0h，转速为75rpm—100rpm，然后继续搅拌的时间为3h—4h，最后将其放在准备好的模具中，冷却得到散热材料。

通过散热材料制备散热件32的过程可以包括：将散热材料和生胶混合，并通过混炼、塑炼、压合和成型处理得到散热件32。

在一具体的例子中，首先将生胶进行熔炼，将生胶要在70℃—80℃环境下烘软后再切胶、破胶成小块，而后在抗氧容器中加热至80℃—90℃的温度下得到凝胶状，取散热材料添加于水中，制备成凝胶状，将其生胶中均匀搅拌，搅拌速度为500r/min，散热材料与生胶按照1:1—4:1比例范围，在其中加入配合剂，其中配合剂为石蜡；用凝胶状的散热材料混合物制备具体厚度要求的散热薄片，待其冷却成型得到散热件32。可选地，配合剂的含量可为1/5—1/3。

该实施例的吸波件31可以通过上述的复合吸波材料制得。

在该实施例中，制得散热件32后，可以将在模具中将散热件32平铺，之后将凝胶状的复合吸波材料的混合物加入模具中，并进行压合，使其将散热件32完全覆盖，之后在常温下冷却，得到嵌入式吸波散热器30。

上述的凝胶状的复合吸波材料的混合物可以是将复合吸波材料和生胶混合、混炼和塑炼得到。

可选地，可以将生胶进行熔炼，将生胶要在70—80摄氏度环境下烘软后再切胶、破胶成小块，而后在抗氧容器中加热至80—90摄氏度的温度下得到凝胶状，取复合吸波材料添加于水中，制备成凝胶状，将其生胶中均匀搅拌，搅拌速度为500r/min，复合吸波材料与生胶按照1:1—5:1比例范围，在其中加入配合剂，其中配合剂可为石蜡，得到凝胶状的复合吸波材料的混合物。可选地，配合剂的含量可为1/5—1/3。

在另一实施例中，如图13所示，吸波散热器30可以包括散热件32和嵌合于所述散热件32的吸波件31，即散热件32完全包裹住吸波件31，该吸波散热器30可以应用于对散热要求较低的环境中。

吸波件31和散热件32的制备过程可如上述实施例所示，在此不做赘述。

吸波件31可以制备成蜂窝状。

上述实施例将具有弹性的生胶与吸波材料/散热材料进行混合，提升了材料的延展性与柔韧性，同时提升了吸波散热器30的结构稳定性。

图14中显示了上述两种实施例的吸波散热器30的插入损耗曲线示意图。如图14所示，上述两种实施例的吸波散热器30在30Mhz-18Ghz具有21dB到27dB的插入损耗，即具有较好的吸波性能。

在其他实施场景中，上述的器件也可以是吸波线缆。

在一实施例中，可以通过上述的吸波材料制得吸波层，并将吸波层包覆住线芯，即可得到吸波线缆。

在另一实施例中，可以将上述的吸波材料和线缆原料混合，通过混合后的原料直接制得吸波线缆。

以下结合实施例进一步说明本申请的有益效果。

为了使本申请实施例所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，以下将结合实施例和附图进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本申请保护的范围。

对比例1

将钛碳化硅原料、氯化钠、氯化钾按照1:5:5的比例混合均匀后，将制备得到的混合溶液置于氯化钠盐床中；第二步，在真空中，逐步升高温度，具体以150摄氏度/h的速率上升温度，随着温度的升高，低熔点的氯化钠等盐会变成液态，钛碳化硅粉末在真空中逐渐分层，在1200摄氏度下反应3h生成叠层钛碳化硅。随后将温度降低600摄氏度时，加入FeCl₂，与熔融盐中生成的相进行刻蚀反应，反应0.5h后，在常温下进行冷却，冷却至室温后，滤除多余的盐，真空下干燥，最终得到均匀叠层钛碳化硅粉末。

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，在150摄氏度维持1.5h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。通过该对比例的方法制得的钛碳化硅改性材料的电镜图如图15所示。

实施例1

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，并分别在100摄氏度保温30分钟，在150摄氏度维持1h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。制得的钛碳化硅粉末的电镜图如图2所示。

实施例2

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，并分别在95摄氏度保温30分钟，在150摄氏度维持1h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。

实施例3

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，并分别在100摄氏度保温1h，在145摄氏度维持1h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。通过该实施例的方法制得的钛碳化硅改性材料的电镜图如图16所示。

实施例4

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，并分别在105摄氏度保温1h，在150摄氏度维持1h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。

实施例5

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，并分别在100摄氏度保温1h，在155摄氏度维持0.5h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。

实施例6

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为10摄氏度/分钟，并分别在100摄氏度保温30分钟，在150摄氏度维持1h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。

实施例7

将钛碳化硅原料、氯化钠、氯化钾按照1:5:5的比例混合均匀后，将制备得到的混合溶液置于氯化钠盐床中；第二步，在真空中，逐步升高温度，具体以125摄氏度/h的速率上升温度，随着温度的升高，低熔点的氯化钠等盐会变成液态，钛碳化硅粉末在真空中逐渐分层，在1200摄氏度下反应3h生成叠层钛碳化硅。随后将温度降低590摄氏度时，加入FeCl₂，与熔融盐中生成的相进行刻蚀反应，反应0.5h后，在常温下进行冷却，冷却至室温后，滤除多余的盐，真空下干燥，最终得到均匀叠层钛碳化硅粉末。

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，并分别在100摄氏度保温30分钟，在150摄氏度维持1h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到钛碳化硅改性材料。

实施例8

将钛碳化硅原料、氯化钠、氯化钾按照1:5:5的比例混合均匀后，将制备得到的混合溶液置于氯化钠盐床中；第二步，在真空中，逐步升高温度，具体以200摄氏度/h的速率上升温度，随着温度的升高，低熔点的氯化钠等盐会变成液态，钛碳化硅粉末在真空中逐渐分层，在1200摄氏度下反应3h生成叠层钛碳化硅。随后将温度降低610摄氏度时，加入FeCl₂，与熔融盐中生成的相进行刻蚀反应，反应0.5h后，在常温下进行冷却，冷却至室温后，滤除多余的盐，真空下干燥，最终得到均匀叠层钛碳化硅粉末。

实施例9

将10g均匀叠层钛碳化硅粉末加入到150ml的3:1的水与乙醇混合溶液中，300r/min均匀搅拌3h。之后，通过超声分散1h，得到均匀叠层钛碳化硅胶体分散液。然后，加入5g碳酸氢钠，300r/min均匀搅拌1h，在常温下干燥，干燥后得到均匀叠层钛碳化硅与碳酸氢钠的固体混合物。将固体混合物置于氢气和氮气的还原气氛中进行膨化还原，膨化还原期间，从室温逐渐升至150摄氏度，控制升温速率为5摄氏度/分钟，并分别在100摄氏度保温30分钟，在150摄氏度维持1h；后续冷却后通过过滤去除多余的钠盐，最终得到均匀叠层膨化钛碳化硅粉。

对具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅进行聚多巴胺改性，得到钛碳化硅改性材料。

实施例10

对具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅进行聚多巴胺改性，得到聚多巴胺改性后的钛碳化硅。

在聚多巴胺改性后的钛碳化硅内填充粒径为100nm的球形石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料。

实施例11

在聚多巴胺改性后的钛碳化硅内填充粒径为300nm的球形石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料。

实施例12

在聚多巴胺改性后的钛碳化硅内填充粒径为100nm的片状石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料。

性能表征方法：

（1）插入损耗测试：参考《GB/T32596》，测试吸收带宽以及插入损耗；

（2）导热速率测试：参考《GB/T10294》，测试导热速率；

（3）对上述对比例和各个实施例制得的钛碳化硅改性材料进行热压处理，然后利用上述的插入损耗测试方法和导热速率测试方法对热压处理后的材料进行热压后插入损耗和热压后导热速率的测定。

表1各实施例和对比例测试参数表

由表1数据可得，对比实施例与对比例1可以看出，通过控制合适的膨化还原温度和反应时间，可以使得吸波材料具有叠层有序空穴结构；且相比于不具有叠层有序空穴结构的吸波材料，具有叠层有序空穴结构的吸波材料吸波性能和散热性能较为优异。

此外，对比实施例1和实施例9可知，通过对吸波材料进行聚多巴胺改性，可以提高吸波材料的吸波性能，且可以减少热压对吸波材料的吸波性能的影响。

对比实施例9至实施例12可知，通过对聚多巴胺改性后的钛碳化硅材料进行石蜡颗粒的填充，可以显著提高吸波材料的散热性能，并且可以进一步减小热压对吸波材料的吸波性能的影响。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种吸波材料，其特征在于，所述吸波材料包括钛碳化硅，所述钛碳化硅为叠层有序空穴结构。

2.根据权利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述钛碳化硅中的空穴为类椭圆状，所述类椭圆状的长轴为200nm—400nm，所述类椭圆状的短轴为130nm—210nm。

3.根据权利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述钛碳化硅在所述空穴之间的接合处共价键合。

4.一种吸波材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供钛碳化硅原料；

对钛碳化硅原料进行刻蚀处理，得到均匀叠层钛碳化硅；

将所述均匀叠层钛碳化硅和膨化剂混合，得到均匀混合物；

将所述均匀混合物置于还原气氛中，升温至95℃—105℃并保温0.3h—1h，接着升温至145℃—155℃并保温0.5h—1.5h，以得到所述吸波材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述均匀混合物置于还原气氛中，升温至95℃—105℃并保温0.3h—1h，接着升温至145℃—155℃并保温0.5h—1.5h，以得到所述吸波材料，包括：

将所述均匀混合物置于还原气氛中，升温至100℃并保温0.5h，接着升温至150℃并保温1h，得到具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅；

在具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅的层间掺杂石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述在具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅的层间掺杂石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料，包括：

对具有叠层有序空穴结构的钛碳化硅进行聚多巴胺改性，得到聚多巴胺改性后的钛碳化硅；

在所述聚多巴胺改性后的钛碳化硅的层间掺杂石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在所述聚多巴胺改性后的钛碳化硅的层间掺杂石蜡颗粒，再进行热压致密处理，得到钛碳化硅改性材料，包括：

将石蜡颗粒加热至凝胶状后与所述聚多巴胺改性后的钛碳化硅混合并搅拌，得到所述钛碳化硅改性材料。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述均匀叠层钛碳化硅和膨化剂混合，得到均匀混合物，包括：

将所述均匀叠层钛碳化硅分散在溶液中制备胶体分散液；

在所述胶体分散液中加入碳酸氢钠，搅拌一段时间后干燥处理，得到所述均匀混合物。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对钛碳化硅原料进行刻蚀处理，得到均匀叠层钛碳化硅，包括：

将所述钛碳化硅原料和卤化盐混合后置于卤化盐的盐床中；

在真空中，将所述盐床及其内的所述钛碳化硅原料以升温速率150℃/h—200℃/h升温至1150℃—1200℃并保温2h—4h，降温至590℃—610℃后加入刻蚀剂并反应10min—1h，冷却至室温，得到所述均匀叠层钛碳化硅。

10.一种器件，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的吸波材料；或包括权利要求4至9中任一项所述的方法制得的钛碳化硅改性材料。