[发明专利]吸波性能可调的空心Fe/Fe3O4@SiO2纳米结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性吸波材料领域，具体涉及吸波性能可调的空心Fe/Fe₃O₄SiO₂纳米结构的制备方法。

背景技术

吸波材料是功能材料的重要组成部分，随着电磁波检测技术的不断发展，如何有效的降低敌方电磁探测信号以及提高武器系统自身的生存能力已成为武器研制的重要课题，当前吸波材料发展的主体仍是磁性材料，铁氧体作为传统的磁性材料，价格便宜、化学稳定性好，是发展最早且较为成熟的吸波材料。铁氧体吸收剂的电阻率较高，可避免金属导体在高频下存在的趋肤效应，电磁波能有效进入，对微波具有良好的衰减作用 (张坚, 王力, 胡礼初, 等. 掺杂铁氧体复合吸波材料的研究进展, 材料的开发与应用, 2006, 21(5): 33~37)。铁氧体吸波材料是一种复介质材料，对电磁波的吸收既有介电特性方面的极化效应又有磁损耗效应，其相对磁导率和相对电导率均呈现复数形式，既能产生磁损耗又能产生电损耗，吸波性能良好。该类材料吸收电磁波的主要机理是畴壁共振和自然共振，具有吸收效率高、涂层薄和频带较宽及成本低等优点，广泛应用于雷达吸波材料领域。

将铁氧体颗粒的特征尺寸限定在纳米的范围内，由于颗粒尺寸小于电磁波波长，因此电磁波的透过率比传统材料要大得多，从而大大减少了电磁波的反射率；同时，纳米粉体的表面原子数多，在电磁场辐射下，原子核中的电子运动会加剧，使得磁滞损耗和畴壁共振作用加强，电磁波被转化为热能，从而加大对电磁波的吸收(任慧, 焦清介, 康飞宇, 等. 纳米铁氧体复合材料的制备及吸波性能的研究. 稀有金属材料与工程, 2007, 36(A02))。因此将铁氧体吸波材料纳米化，形成纳米吸波剂，在理论上应该具有更加优良的吸波性能。同时，材料的形貌与结构对吸波性能有影响，具有空心结构的铁氧体纳米颗粒，由于结构的特殊性会对材料的电磁吸波参数产生有益的影响，同时进一步降低吸波材料的密度。

国内外研究学者采用多种方法制备Fe₃O₄SiO₂纳米结构，Zhang YX报道采用反相微乳液方法得到Fe₃O₄SiO₂壳核纳米结构，SiO₂壳的厚度可通过TEOS的浓度控制(Ding HL, Zhang YX, Wang S, Xu JM, Xu SC, Li GH, Fe₃O₄SiO₂ Core/Shell Nanoparticles: The Silica Coating Regulations with a Single Core for Different Core Sizes and Shell Thicknesses. Chem. Mater., Volume: 24   Issue: 23   Pages: 4572-4580   DOI: 10.1021/cm302828d   Published: DEC 11 2012)；Larumbe S采用Sol-Gel方法制备了5-10 nm的Fe₃O₄SiO₂超顺磁壳核结构(Larumbe S, Gomez-Polo C, Perez-Landazabal JI, Pastor JM, Effect of a SiO₂ coating on the magnetic properties of Fe₃O₄ nanoparticles. Journal of Physics-Condensed Mater, Volume: 24   Issue: 26     Article Number: 266007   DOI: 10.1088/0953-8984/24/26/266007   Published: JUL 4 2012)；Khosroshahi Mohammad E先采用共沉淀法制备Fe₃O₄纳米粒子，然后在其表面水解获得SiO₂壳层(Khosroshahi Mohammad E, Ghazanfari Lida, Synthesis and functionalization of SiO₂ coated Fe₃O₄ nanoparticles with amine groups based on self-assembly. Mater. Sci. Eng. C, Volume: 32   Issue: 5   Pages: 1043-1049   DOI: 10.1016/j.msec.2011.09.003   Published: JUL 1 2012)；Tan Xiaoli采用水热法制备了Fe₃O₄SiO₂亚微米壳核结构，并加入到双酚E中，使其介电性能得到改善(Sun WX, Sun WZ, Kessler MR, Bowler N, Dennis KW, McCallum RW, Li Q, Tan XL, Multifunctional Properties of Cyanate Ester Composites with SiO2 Coated Fe3O4 Fillers. ACS Appl. Mater. Interfaces, Volume: 5   Issue: 5   Pages: 1636-1642   DOI: 10.1021/am302520e   Published: MAR 13 2013)。尽管有较多的方法合成Fe₃O₄SiO₂壳核结构，但吸波性能可调的空心Fe/Fe₃O₄SiO₂纳米结构尚未见报道。