[发明专利]一种碳包铁钴纳米吸波材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备纳米吸波材料的技术，特别提供了一种在氩气和能提供碳元素且不引入除了C、H、O之外的杂质的有机物混合气氛中制备碳包铁钴纳米吸波材料的方法。

背景技术

吸波材料(隐身材料)在近来得到了越来越广泛的应用。随着局域网络电磁波干扰，电磁波辐射污染，飞行器隐身等问题的日益突出，微波波段(2-18GHz)的电磁波吸收需求日益增加。

然而，一些经典的铁氧体以及近来发明制造的许多纳米复合材料并不能覆盖整个2-18GHz频率范围。因此，开发更宽频带，更强吸收的吸波材料意义非凡，本发明提供了一种可以在整个2-18GHz频段内，通过选取吸收厚度来选取介于2-18GHz之间某个吸收频段的纳米吸波材料的制备方法。

专利200810070597.1公开了核-壳型轻质宽频复合吸波材料及其制备方法，该复合吸波材料由羰基铁粉(CIP)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚苯胺(PANI)和石蜡组成，其中CIP、PMMA和PANI形成双层包覆核-壳型结构，然后与石蜡混合制成轻质宽频复合吸波材料。

专利200610018278.7公开了氧化锌吸波材料及其制备工艺。将锌粉与碳质还原剂，经配料及混匀，在气压保持0.1-0.2Pa的条件下通入空气，加热至900-1200℃、反应5-200分钟即可得到氧化锌吸波材料，该氧化锌吸波材料的堆积密度0.02-0.20克/立方厘米，比表面积为80-100平方米/克。

专利00135713.1公开了一种防电磁辐射的吸波材料。其特点是一种由分子筛基微粉和银粉混合而成的组合物，它可以在其中加入高分子粘结剂作为涂层材料使用，也可以与制造防电磁辐射部件的原料混合使用。

专利200810032008.0公开了一种碳纳米材料及其制备方法，用生物模板技术，以生物铁蛋白为原料，使铁蛋白溶解为一定浓度的胶状溶液，制得α-Fe粒径3～10nm的纳米复合α-Fe，该法制备的纳米复合α-Fe主要用作雷达波吸收剂，吸波涂层及吸波材料。

专利200710064334.5公开了属于电磁波吸收材料制备领域的一种表面负载磁性合金粒子的碳纳米管吸波材料及其制备方法。将碳纳米管均匀分散在铁、钴、镍的金属硫酸盐溶液中，通过氧化还原反应，在碳纳米管上沉积磁性合金粒子，即可得到碳纳米管/纳米磁性合金复合材料。该方法制备工艺简单，通过调节溶液成份，可以得到包覆不同成份合金的复合吸波剂，以获得所需的软磁性能。与纯碳纳米管相比较，碳纳米管/纳米磁性合金复合材料兼具优良的导电性和软磁性能，利用该方法制备的复合材料可在抗电磁波干扰、隐身、微波暗室等领域应用。

类似的技术还有许多，但没有用电弧制备碳包铁钴的纳米胶囊吸波材料方法。

本发明补充已有技术的不足，提供了用电弧制备碳包铁钴的纳米胶囊吸波材料方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳包铁钴纳米吸波材料的制备方法，通过该制备方法制得的材料是由纳米级铁钴合金外面包裹碳组成的纳米胶囊，由于碳外壳的存在将有效的提高纳米胶囊的耐氧化性，并且碳外壳作为一种介电材料与具有高饱和磁化强度的铁钴内核复合，使该吸波材料吸收微波效果更好。

本发明提供了一种碳包铁钴纳米吸波材料的制备方法，其特征在于采用阴、阳极在工作气体下电弧放电产生等离子体的技术制备，工作气体为氩气，同时加入能提供碳元素且不引入除了C、H、O之外的杂质的有机物(如乙醇、甲烷等只含C、H两种元素或只含C、H、O三种元素的有机物)，阳极靶材为铁钴合金，阴极为钨或铌等高熔点、难挥发金属。

本发明中采用电弧放电产生等离子体的制备技术，以乙醇为例，在电弧放电过程中，由于电弧产生很高的温度，使得阳极靶材和挥发成气体的乙醇发生电离，成为原子态的铁、钴以及碳、氢、氧。由于氢的还原性较强，氧原子不能氧化铁原子和钴原子，而是与氢原子化合形成水分子。

当电离后的铁钴原子离开高温电弧熔池后，温度骤降，铁钴原子结合在一起形成铁钴合金。同时，被电离成原子态的碳离开高温电弧区域后吸附沉积在铁钴合金的表面，从而形成碳包铁钴的纳米颗粒，即所说的纳米胶囊。