本發(fā)明涉及負介電材料，具體領(lǐng)域為一種由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、介電近零(enz)材料由于具有近零相變和折射率、完美吸收等獨特性質(zhì)而引起了廣泛關(guān)注。enz材料可以在紅外和光學(xué)波段輕松實現(xiàn)，因為本征等離子體頻率位于這些波段內(nèi)或附近(一些半導(dǎo)體位于紅外波段，而金、銀、銅接近光學(xué)波段)。因此，enz材料在紅外和光學(xué)波段得到了廣泛的應(yīng)用，促進了一些新器件的發(fā)展，如納米光路、超級透鏡和光催化劑。

2、然而，隨著向更低頻率的發(fā)展，尚未發(fā)現(xiàn)單相材料在射頻頻段具有本征等離子體頻率，即單相材料無法實現(xiàn)射頻enz，這是材料的問題。迄今為止，射頻enz特性主要是通過包含人工陣列的超材料來實現(xiàn)，其特性與幾何因素密切相關(guān)，包括單元的形狀、大小和排列。發(fā)明人所在課題組提出了利用復(fù)合技術(shù)解構(gòu)和重構(gòu)超材料的學(xué)術(shù)思想。也就是說，人工陣列中的等離子體材料被解構(gòu)為復(fù)合材料中的功能填料，而絕緣基板則充當(dāng)復(fù)合材料中的基體。重構(gòu)是指微納填料組裝成特定取向或無取向，發(fā)生滲流效應(yīng)，稱為滲流超復(fù)合材料。該想法已被用來實現(xiàn)射頻enz特性。例如，在聚烯烴彈性體@石墨烯/碳納米管(pgc)材料中獲得射頻enz，通過成分含量、樂高積木式層壓和光熱策略來調(diào)節(jié)enz性能。僅當(dāng)ni@cnts填料的含量高于滲透閾值時，射頻enz才能在聚乙烯醇/ni@cnts薄膜中獲得，且以滲透行為為主。從根本上講，這些滲流復(fù)合材料中獲得的enz具有相同的性能，與微觀結(jié)構(gòu)和材料尺寸密切相關(guān)。但不幸的是，滲流復(fù)合材料的隨機微觀結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致enz性能不穩(wěn)定。具體而言，復(fù)合材料的宏觀尺寸可能在材料加工過程中發(fā)生波動，從而導(dǎo)致等效性能失效。

3、因此，如何設(shè)計一種納米結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)射頻波段的enz性能成為了本領(lǐng)域的重要研究方向之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料及制備方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將2-甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去離子水中，記為溶液a；

5、(2)將醋酸鋅和六水氯化鈷溶解于去離子水中，記為溶液b；所述醋酸鋅和六水氯化鈷的摩爾比為1：2；

6、(3)將溶液a和溶液b混合并在80℃下攪拌，然后將混合物在室溫下攪拌；將混合物離心，并通過冷凍干燥，得到zif@znco；

7、(4)將zif@znco在氬氣中以900℃下加熱，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料。

8、其中，所述步驟(1)具體為，將80mmol?2-甲基咪唑和2.5g聚乙烯吡咯烷酮溶解在200ml去離子水中，記為溶液a。

9、其中，所述步驟(2)具體為，將將5mmol醋酸鋅和10mmol六水氯化鈷溶解于200ml去離子水中，記為溶液b。

10、其中，所述步驟(3)具體為，將溶液a、溶液b混合并在80℃下攪拌3小時。然后將混合物在室溫下攪拌12小時，將混合物以10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心5分鐘沖洗數(shù)次，并通過冷凍干燥24小時，得到zif@znco。

11、其中，所述步驟(4)具體為，將zif@znco在氬氣中以5℃·min-1的加熱速率在1000900℃下加熱3小時，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料。

12、其中，所述由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料為六邊形納米結(jié)構(gòu)。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

14、與光學(xué)和紅外波段不同，射頻enz材料面臨著持續(xù)的挑戰(zhàn)，因為單相材料不可用或滲流超復(fù)合材料中的等效性能可能失效。本發(fā)明首次使用源自沸石咪唑酯框架(zif)的方法成功證明了納米結(jié)構(gòu)中的射頻負介電特性。通過碳化摻雜的zif，設(shè)計了六邊形形狀的納米結(jié)構(gòu)，其中鈷(co)納米顆粒被封裝在碳片和片表面形成的碳納米管(cnt)內(nèi)。六邊形形狀的納米結(jié)構(gòu)在10k-1mhz的頻率內(nèi)實現(xiàn)了負的介電常數(shù)。

技術(shù)特征：

1.一種由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)具體為，將80mmol?2-甲基咪唑和2.5g聚乙烯吡咯烷酮溶解在200ml去離子水中，記為溶液a。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)具體為，將5mmol醋酸鋅和10mmol六水氯化鈷溶解于200ml去離子水中，記為溶液b。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)具體為，將溶液a、溶液b混合并在80℃下攪拌3小時。然后將混合物在室溫下攪拌12小時，將混合物以10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速離心5分鐘沖洗數(shù)次，并通過冷凍干燥24小時，得到zif@znco。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)具體為，將zif@znco在氬氣中以5℃·min-1的加熱速率在900℃下加熱3小時，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料的制備方法，其特征在于：所述由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料為六邊形納米結(jié)構(gòu)。

7.權(quán)利要求1-6任一所述制備方法制得的射頻負介電納米材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及負介電材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料及制備方法，包括以下步驟：1)將2?甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去離子水中，記為溶液A；2)將醋酸鋅和六水氯化鈷溶解于去離子水中，記為溶液B；所述醋酸鋅和六水氯化鈷的摩爾比為1：2；3)將溶液A和溶液B混合并在80℃下攪拌，然后將混合物在室溫下攪拌；將混合物離心，并通過冷凍干燥，得到ZIF@ZnCo；4)將ZIF@ZnCo在氬氣中以900℃下加熱，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射頻負介電納米材料。本發(fā)明首次使用源自沸石咪唑酯框架(ZIF)的方法成功證明了納米結(jié)構(gòu)中的射頻負介電特性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉峣,劉明祥,解培濤
受保護的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15