[发明专利]单分散纳米四氧化三铁空心球电磁波吸收材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及到纳米四氧化三铁空心球磁性材料及其制备方法与应用，属于磁性和电磁波吸收材料技术领域。

背景技术

随着无线电技术的飞速发展，电磁波技术已经在军用和民用领域中占据了举足轻重的地位。在军用方面隐身技术一直是各国军事研究的热点，在民用方面由于微波辐射已经严重影响人类的健康因而电磁波屏蔽技术自然而然成为了一个研究热点。在这种背景下，电磁波吸收材料作为有效减少电磁波干扰的手段，能够把电磁波转换成其他形式的能量而衰减掉，也就成为了世界各国军事隐身技术和民用电磁波屏蔽领域研究的新方向。

磁损失、介电损失和导电损失材料均可以用来作为电磁波吸收体，而磁损失材料成为当前研究的热点，因为从它可以制备出更薄的电磁波吸收体。对于磁性电磁波吸收材料，材料的磁导率和介电常数决定了它的吸收性能。作为传统的磁性电磁波吸收材料，铁氧体具有强磁性和低导电率，例如：Ni_xZn_1-xFe₂O₄，Mg_xZn_1-xFe₂O₄等已经得到人们广泛的研究和关注[参见文献：J.Appl.Phys.88，348(2000)，J.Magn.Magn.Mater.256，340(2003)]。但由于材料本身的Snoek局限性，铁氧体适用于MHz频率范围[参见文献：Physica 14，207(1948)]。在高频率的GHz范围内，由于磁导率急剧减小，铁氧体在高频率范围中的吸收性能大大降低，导致其吸收层的厚度增加。然而金属磁体具有很高的饱和磁化率，它的Snoek局限性在很高的频率范围，即使在高频的范围中它的磁导率还能保持很高。但是当金属磁体用于电磁波吸收材料时也存在一个严重的问题，通常它们有很高的导电率，在电磁波环境中产生的涡流损失可以使材料的磁导率减小，从而严重影响材料的吸收性能。为了减少涡流损失就需要使用纳米尺寸的金属磁体作为电磁波吸收材料，同时将纳米金属磁体颗粒均匀分布在非导体介质中或者在磁体颗粒的表面包裹一层非导电薄膜用来抑制涡流损失。Fe/ZnO，Fe/SiO₂，Ni和Fe/铁氧体，Fe/稀土氧化物等金属磁体和金属氧化物纳米复合体的电磁波吸收性能已经有了报道，参见文献：IEEE Trans.Magn.35，3502(1999)，J.Appl.Phys.87，5627(2000)，J.Nanoparticle Research 11，2097-2104(2009)，Appl.Phys.Lett.88，062503(2006)，J.Alloys Compd.330，301(2002)。然而金属磁体纳米复合材料还存在许多缺陷致使其应用受到极大地限制：(1)纳米金属磁体的颗粒尺寸大小、形态以及均匀性等都明显影响它的吸波性能，所制备的吸波材料稳定性差；(2)纳米金属磁体具有较大的比重，抗氧化性差；(3)其复杂的制备工艺和较高的制作成本也难以满足大规模工业化生产的需求。

四氧化三铁除了具有较高的饱和磁化率外还具有很高的磁各向异性值，使其在高频GHz范围内还具有高磁导率；四氧化三铁抗氧化性好，能保证材料的使用寿命；空心四氧化三铁材料还有比重小的优点。迄今为止，未见国内外有关于纳米四氧化三铁空心球作为GHz范围的电磁波吸收剂的相关报道。

发明内容

本发明针对现有电磁波吸收材料存在的不足，提供一种单分散纳米四氧化三铁空心球电磁波吸收材料及其制备方法。

发明概述

本发明采用一步溶剂热法合成纳米四氧化三铁空心球，本发明制得的纳米四氧化三铁空心球具有饱和磁化率高，矫顽力大，电磁波吸收性能好，轻质，抗氧化能力好，制备工艺简单以及成本低等特点。

术语说明：

空心球的尺寸，是指空心球的外径。

发明详述

本发明的技术方案如下：

一种纳米四氧化三铁空心球电磁波吸收材料，是由单分散的尺寸为300-900nm的空心球组成，所述空心球内部空心部分的直径约为100-300nm，所述空心球外壳由50-100nm的四氧化三铁颗粒构成，厚度约为50-300nm。

根据本发明，优选的，一种纳米四氧化三铁空心球电磁波吸收材料，是由单分散的尺寸为300-500nm的空心球组成，所述空心球内部空心部分的直径为100-200nm，所述空心球外壳由50-100nm的四氧化三铁颗粒构成，厚度为100-150nm。