[发明专利]一种三明治结构型中空复合吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物合成及制备技术领域，具体的说，一种三明治结构型——三氧化二铁/二氧化钛/三氧化二铁中空复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

目前，大量的电子器件在给人们的生活带来诸多便利，但是，与此同时也产生了过量的电磁辐射，而这些电磁辐射会对人们的身体健康造成危害。所以，现在有科学家和研究人员在研究高性能的吸波材料来减少这些电磁辐射的危害。此外，吸波材料也是飞机隐身技术的重要部分，因此，对吸波材料的开发也是军事装备领域的一大热点。

按照材料对电磁波的损耗机理，吸波材料可分为电损耗型和磁损耗型两类。所谓电损耗型的材料主要通过与电场的相互作用以及电子极化、界面极化等效应来吸收电磁波，例如石墨烯、碳纳米管、钛酸钡、二氧化钛等材料。所谓磁损耗型材料主要通过磁滞损耗、畴壁共振损耗、涡流损耗来吸收电磁波，如羰基铁、铁氧体等材料。

除了吸波材料外，人们还在研究吸波剂；研究吸波剂与吸波材料的共用。目前看来，单一组分的吸波剂很难满足现代吸波材料的多种要求，而纳米复合吸波剂与多种吸波材料的结合能产生优异性能，大大增强吸波效果。而这些技术还在人们的积极研究之中。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种三明治结构型——三氧化二铁/二氧化钛/三氧化二铁中空复合吸波材料，它通过复合二氧化钛与三氧化二铁纳米粒子，能有效地结合二氧化钛产生的介电损耗与三氧化二铁产生的磁损耗，提升材料的阻抗匹配，同时，空心球壳结构能使入射的电磁波在空腔内部形成多次反射，进一步加强材料的吸波能力，使复合材料的吸波效果大大增强；本发明的第二个目的是，提供所述三明治结构型中空复合吸波材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

一种三明治结构型中空复合吸波材料，其特征在于，由两层三氧化二铁之间夹一层二氧化钛构成，成为三氧化二铁/二氧化钛/三氧化二铁的夹层结构；所述三明治结构的最外层为纳米级的γ型三氧化二铁层；所述三明治结构的中间层为纳米级的锐钛矿型二氧化钛层；所述三明治结构的最内层为纳米级的γ型三氧化二铁层。

为实现上述第二目的，本发明采取了以下技术方案。

一种三明治结构型中空复合吸波材料的制备方法，所述三明治结构型是指两层三氧化二铁之间夹一层二氧化钛，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备聚苯乙烯微球

①将聚乙烯吡咯烷酮、去离子水和无水乙醇按质量比1:3～5:15～25混合，然后将它们搅拌均匀；

②将偶氮二异丁腈和苯乙烯按质量比1:15～20加入到步骤①的溶液中，25℃室温下通N₂搅拌30分钟，之后加热至70℃反应1.5小时；

③再将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、苯乙烯和乙醇按质量比1:15～20:70～80加入到步骤②的溶液中，反应24小时，冷却至25℃室温；

④离心分离，用无水乙醇洗涤，25℃室温下干燥，得到聚苯乙烯微球；

（2）制备聚苯乙烯与二氧化钛复合粒子

①将步骤（1）得到的聚苯乙烯微球、氨水和无水乙醇按质量比1:1～2:150～160混合，搅拌1小时；

②逐滴加入钛酸四丁酯溶液，25℃室温下反应24小时；

③将产物离心，用无水乙醇洗涤，25℃室温下干燥，得到聚苯乙烯与二氧化钛复合粒子；

（3）制备空心二氧化钛球

将步骤（2）得到的聚苯乙烯与二氧化钛复合粒子置放于管式炉中，在500℃、空气条件下去除聚苯乙烯，然后冷却至室温，得到锐钛矿型的空心二氧化钛球；

（4）制备三明治结构型三氧化二铁/二氧化钛/三氧化二铁中空复合吸波材料

①将步骤（3）得到的空心二氧化钛球和无水乙醇按质量比1:150～160混合，然后加入适量的九水合硝酸铁和尿素，搅拌过夜；

②将搅拌过夜后的溶液升温至80℃，反应3小时；

③将反应产物离心，用无水乙醇洗涤，25℃室温下干燥；

④将干燥物放置于管式炉中，在300℃、空气条件下煅烧，形成γ型三氧化二铁，最终得到三明治结构型——三氧化二铁/二氧化钛/三氧化二铁中空复合吸波材料。

进一步，步骤（1）②所述的偶氮二异丁腈和苯乙烯，使用前须经过纯化处理。

进一步，步骤（2）①所述氨水的质量分数为28%；步骤（2）②所述的钛酸四丁酯溶液与步骤（2）①所述的聚苯乙烯微球的质量比为2～4:1。