[发明专利]一种单分散的镍微球粉体电磁波吸收材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单分散的镍微球粉体电磁波吸收材料及其制备方法，属于磁性和电磁波吸收材料技术领域。

背景技术

随着无线电通信技术和高频电路设备的快速发展，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。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，铁氧体适用于低于GHz的频率范围，参见文献：Physica14,207(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，因而就能制备出更薄、更轻质、适用频率范围更加宽的电磁波吸收材料。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微米或纳米尺寸的金属磁体作为电磁波吸收材料，同时将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。

研究显示，电磁波吸收强度、吸收频率、吸收层厚度及吸收频带宽度与镍的微观结构有密切的关系。例如：质量分数为70％的镍微球与石蜡的复合材料在1-18GHz频率范围内具有电磁波吸收，但吸收强度较弱，当吸收层厚度为2.5mm时，其最大的吸收强度仅为-4.7dB(分贝)，参见文献:Appl.Surf.Sci.332,112(2015)。其吸收强度弱的主要原因在于镍球的直径在0.8-1.1微米，镍球之间互相粘结成更大尺寸的团聚体，使得该镍球材料在石蜡中的分散性较差，镍球团聚体相互交联形成导电的网络，在电磁波环境中产生较大的涡流损失，降低了磁导率，导致材料的电磁波吸收强度较弱。

镍微球的制备现有技术主要有溶剂热法。例如，CN103464781A一种制备金属镍微球的方法，包括步骤：1)将四水合醋酸镍溶解于有机溶剂中，然后添加甲酸得到透明溶液，四水合醋酸镍在有机溶剂中的摩尔浓度为0.01M～1M，四水合醋酸镍和甲酸的摩尔比为1：1～10；2)将步骤1)制得的溶液转移到溶剂热装置中，在190～240℃下进行溶剂热反应30min～100h，离心，干燥，得到金属镍微球，平均粒径约为500～800nm。再如，CN101024250A公开了一种多晶均匀镍微球及其线形镍链的制备方法,是在无磁场或强度不大于0.40T的弱磁场中,将10.0-160.0g/L聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙醇与水按体积比0.6-6/1混合配成的溶液中,再将水合肼与二价镍盐以N₂H₄/NI²⁺摩尔比不低于2.6的比例加入上述体系中,密封后升温至90-200℃,保温不少于1小时；在不加磁场时反应得到多晶均匀镍微球,微球粒径在230-350nm之间。

以上所述现有技术的方法获得的镍微球直径均小于1微米，容易发生团聚，在石蜡等介质中分散时较为困难，由此造成在电磁波环境中产生较大的涡流损失，降低了磁导率。

发明内容

针对现有技术镍微球电磁波吸收材料存在的不足，本发明提供一种单分散的镍微球粉体电磁波吸收材料及其制备方法。

术语解释：

凹凸高度：是指某一处凹坑的底与相邻凸起的顶之间的距离。

本发明的技术方案如下：

一种单分散的镍微球粉体电磁波吸收材料，所述镍微球的直径为2-8微米，镍微球表面凹凸不平，凹凸高度≤400nm。所述的单分散的镍微球粉体是采用水热法一步合成制得。

根据本发明，优选的，镍微球的直径为2-5微米。