[发明专利]一种镍铜锌铁氧体与碳纳米管复合吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸波材料，特别涉及一种镍铜锌铁氧体与碳纳米管复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

镍铜锌铁氧体是人们研究最早且较为成熟的一类电磁波吸收材料，它既是磁介质又是电解质，具有磁晶各向异性常数大、吸收能力强、体积小及成本低等优点，但是其密度大、吸波频带窄及高温特性差等缺陷已经不能满足理想吸波材料“薄、轻、宽、强”等要求，使其在电磁波吸收材料领域的应用受到了限制。

申请号为200710124962.8的发明公开了一种镍铜锌铁氧体及其制造方法，该铁氧体包括主成分和副成分，主成分为别为:氧化铁、氧化亚镍、氧化锌、氧化铜，而所述主成分以各自标准物计的含量如下，Fe₂O₃:48mol%～50mol%，NiO:13mol%～16mol%，ZnO:29mol%～31.5mol%，CUO:4.5 mol%～6.5 mol%；所述副成分包括氧化钒、氧化钼、氧化钛，相对所述主成分总量，所述副成分以其各自标准物V₂O₅、MOO₃、TIO₂计的总含量为0.01wt%～0.08wt%。该镍铜锌铁氧体仍存在上述问题。

发明内容

本发明的目的在于解决镍铜锌铁氧体吸波材料密度大、吸波频带窄及高温特性差等问题，提供一种镍铜锌铁氧体与碳纳米管复合吸波材料，将镍铜锌铁氧体填充到碳纳米管中，由于碳层的保护，可以改善铁氧体的高温特性，获得性能优异的碳纳米管/铁氧体复合物吸波材料，该复合材料同时兼备碳纳米管的电性能和铁氧体的磁性能，从而可以实现对电磁波的介电损耗与磁损耗的双重吸收，是一种新型的理想吸波材料。

本发明还提供了上述镍铜锌铁氧体与碳纳米管复合吸波材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种镍铜锌铁氧体与碳纳米管复合吸波材料，所述复合吸波材料中碳纳米管的含量为40-60wt%，镍铜锌铁氧体的含量为60-40wt%。

作为优选，所述碳纳米管为工业级的多壁碳纳米管，该碳纳米管外径≥20nm，纯度为90wt%，长度为10~20μm。选择这样尺寸的碳纳米管，利于与镍铜锌铁氧体复合，利于镍铜锌铁氧体填充到碳纳米管中，从而获得性能优异的复合材料。

作为优选，所述镍铜锌铁氧体的分子式为Co_xCu_yNi_1-x-yFe₂O₄，其中x=0.5~0.7，y=0.1~0.3。选择这样的镍铜锌铁氧体材料，与碳纳米管的复合效果好，所得复合材料的性能优异。

作为优选，所述碳纳米管经开口处理，具体为：将碳纳米管加入浓硝酸、浓硫酸或者浓硝酸和浓硫酸混合溶液中，超声处理10~30min，在80~110℃下回流12~24h，用去离子水洗涤至滤液中性后，干燥，碾磨，得到开口的碳纳米管。浓硝酸（65wt%）、浓硫酸（98 wt %）均为常规浓度，碳纳米管经开口处理，可形成毛细管作用，能将镍铜锌铁氧体吸入其内，形成复合材料。

作为优选，所述镍铜锌铁氧体填充于碳纳米管内。

一种镍铜锌铁氧体与碳纳米管复合吸波材料的制备方法，具体步骤为：

（1）将碳纳米管加入浓硝酸、浓硫酸或者浓硝酸和浓硫酸混合溶液中，超声处理10~30min，在80~110℃下回流12~24h，用去离子水洗涤至滤液中性后，干燥，碾磨，得到开口的碳纳米管；

（2）将硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍和硝酸铜都加入至蒸馏水中溶解，然后加入开口的碳纳米管，超声处理30~60 min，80℃~90℃下恒温搅拌6~24h（通过控制温度恒温搅拌，使得开口的碳纳米管毛细作用加速，将镍铜锌铁氧体材料的原料都能进入碳纳米管内），80℃~90℃干燥18-24h，在氮气保护下800~950℃烧结2~4h即得到镍铜锌铁氧体与碳纳米管复合吸波材料。

本发明的有益效果是：碳纳米管具有高温抗氧化性能强、稳定性好、质量轻以及机械强度高等优点，通过利用开口碳纳米管的毛细管作用将镍铜锌铁氧体填充到碳纳米管中，由于碳层的保护，可以改善铁氧体的高温特性，获得性能优异的碳纳米管/铁氧体复合物吸波材料，该复合材料同时兼备碳纳米管的电性能和铁氧体的磁性能，从而可以实现对电磁波的介电损耗与磁损耗的双重吸收，是一种新型的理想吸波材料。