[发明专利]一种用于吸收微波的纳米粒子及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于吸收微波的纳米粒子及其合成方法，更具体地讲，本发明涉及一种用于吸收微波的用二氧化硅包覆四氧化三铁的壳核结构的纳米粒子及其合成方法。

背景技术

随着无线电通讯和高频电子设备在千兆赫范围的迅速发展，人们越来越多地关注电磁干扰问题。为了解决这个问题，多种微波吸收材料已得到广泛研究。因此，需要一种能够有效地阻挡电磁波干扰的材料。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于吸收微波的纳米粒子，所述纳米粒子包括:基材，所述基材为四氧化三铁；壳层，所述壳层为二氧化硅，其中，所述四氧化三铁和所述二氧化硅形成核壳结构。

优选地，所述四氧化三铁为尺寸为7nm~8nm的纳米颗粒，所述二氧化硅的厚度为11nm~35nm。

另外，本发明提供了一种用于吸收微波的纳米粒子的合成方法，所述合成方法包括以下步骤:（1）采用热溶剂方法制备尺寸为7~8nm、具有单分散性的四氧化三铁纳米颗粒；（2）采用溶胶凝胶方法水解原硅酸四乙脂，在四氧化三铁纳米颗粒表面包覆二氧化硅壳层，从而制备二氧化硅包覆四氧化三铁的核壳结构的纳米颗粒。

根据本发明，步骤（1）包括:将乙酰丙酮铁溶于多元醇中，磁性搅拌，并进行高纯氩气保护；将溶液升温至100℃~130℃，保温1~2小时，然后将溶液温度快速升温至溶液沸腾，保温2~6小时；将反应溶液冷却至室温，向反应溶液中加入乙酸乙酯，并用强磁体分离四氧化三铁沉淀；用无水乙醇清洗四氧化三铁纳米粒子数次后，将四氧化三铁纳米颗粒加入无水乙醇中，得到四氧化三铁纳米颗粒的悬浮溶液。

优选地，乙酰丙酮铁和多元醇的质量/体积比按g:mL计为0.035~0.06:1；所述多元醇为三乙二醇、聚乙二醇中的一种。加入乙酸乙脂和反应溶液的体积比为0.5~2：1。

根据本发明，步骤（2）包括：将步骤（1）中制备的四氧化三铁纳米颗粒悬浮液加入异丙醇溶液中，机械搅拌；滴入氨水，调节pH值为8~10；加入正硅酸乙脂，反应3~6小时；离心分离并用去离子水清洗，干燥得到的颗粒。

根据本发明，可以通过调节加入的正硅酸乙酯的量来调节二氧化硅壳层的厚度。

根据本发明的用于吸收微波的纳米粒子能够有效地阻挡电磁干扰。

附图说明

通过参照附图对本发明的详细描述，本发明的特征和优点将变得更容易理解，在附图中:

图1是示出根据实施例1制备的四氧化三铁纳米颗粒的透射电子显微镜（TEM）照片；

图2是示出根据实施例2制备的四氧化三铁纳米颗粒的透射电子显微镜（TEM）照片；

图3是示出在实施例2中制备的四氧化三铁纳米颗粒的反射损耗的曲线图；

图4是示出在实施例3中滴加不同量的正硅酸乙酯制备的二氧化硅包覆四氧化三铁壳核结构的纳米粒子的透射电子显微镜（TEM）照片；

图5是示出在实施例3中测定的二氧化硅包覆四氧化三铁纳米颗粒的反射损耗曲线图。

具体实施方式

铁氧体作为最常规的电磁吸收材料，由于其在高频下仍有较高的磁导率，而且电阻也比较大，电磁波容易进入并能快速损耗，所以被广泛应用于雷达及电磁防护领域。

纳米材料对电磁波的透射率及吸收率比微米级粉体要大得多。纳米材料具有极好的吸收特性，同时具有宽频带、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点。四氧化三铁作为一种重要的铁氧体材料，在微波吸收领域得到广泛关注。而SiO₂壳层组分的基本作用是其本身的磁电属性与磁性核心相互匹配，产生特定的磁电现象。此外，SiO₂壳层还可用于保护、稳定磁性核心，并使复合颗粒表面具有一定的功能。

本发明采用SiO₂壳层包覆四氧化三铁颗粒，SiO₂是良好而经济普遍的电介质材料，通过改变实验条件，可以很好地控制SiO₂壳层的厚度，有利于阻抗匹配的调节，提高复合材料的吸波性能。

根据本发明的用于吸收微波的纳米粒子为二氧化硅包覆四氧化三铁的壳核结构，其中，该纳米粒子为球/壳形状的复合颗粒。具体地讲，本发明的用于吸收微波的纳米粒子包括基材和壳层，其中，基材为四氧化三铁纳米颗粒，壳层为二氧化硅。