[发明专利]一种复合吸波剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种新型复合吸波剂及其制备方法，该新型复合吸波剂为核壳结构，内核是以铁氮化合物为主相的颗粒，外壳为介电材料包覆层。所述铁氮化合物可以是Fe₄N或Fe₃N单相，也可以是以Fe₄N或Fe₃N为主相，同时还包括Fe、Fe₃O₄、γ‑Fe₂O₃其中一种或两种的复合相。所述外壳包覆层是介电常数为2～10的介电材料，如SiO₂、非晶碳、导电聚合物。本发明的新型复合吸波剂的制备工艺可调节范围宽，可通过改变工艺参数获得不同的形状或尺寸，从而适应不同的应用需求。尤其是具有良好的阻抗匹配条件和衰减性能，在雷达隐身材料、电磁屏蔽领域都具有重要应用价值。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，特别涉及一种复合吸波剂、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，吸波材料广泛应用于武器装备的隐身及电磁屏蔽和电磁防护领域。吸波材料的发展关键在于吸波剂的研制。常用吸波剂的材质包括Fe、Co、Ni等磁性金属、铁氧体、导电高分子等。其中，磁性金属具有饱和磁化强度高、磁导率高的优点，但抗氧化和抗腐蚀性较差，且介电常数较高，易引起阻抗匹配难的问题；铁氧体电阻率较高，可避免金属导体在高频下的趋肤效应，但磁导率较低，不能满足高性能吸波材料的要求；导电高分子材料在半导体状态时(电导率在0.1～10S/cm)能够较好地吸收雷达波，可以与磁损耗粒子复合发展新型轻质吸波材料，但大多数结构型导电高分子在空气中不稳定，导电性受空气湿度影响很大，限制了它们的应用。

Fe-N化合物，包括FeN、Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N、Fe₈N和Fe₁₆N₂等，是近年来发展起来的一类磁性材料，目前主要应用于磁记录材料。据报道，Fe₄N与Fe的饱和磁化强度接近，达到193emu/g，而Fe₁₆N₂的饱和磁化强度则可达到230emu/g，是目前报道的具有最强饱和磁化强度的材料之一。由于富铁Fe-N化合物相既有介电损耗效应又有磁损耗效应，因此在雷达波吸收领域具有巨大的应用潜力。

研究表明，提高吸波性能的方法主要是使吸波材料尺度纳米化，多介质化、多界面化和不同损耗机制结构复合化。通过物理包覆、化学改性等手段形成核壳结构的吸波材料，不仅可增强其耐高温性、抗氧化性、抗腐蚀和分散性等性能，还能通过调整介电常数，改善阻抗匹配，大大提高吸波材料的吸波性能。

目前，国内外专利中尚没有关于核壳结构氮化铁或铁氮化合物吸波剂或吸波材料的公开报道。以下几个专利涉及具有核壳结构的吸波剂或吸波材料，但其主要组份或成分中没有涉及任何一种铁氮化合物相。

中国专利CN 102775604B一种核壳型钛酸钡/聚苯胺复合吸波材料的制备方法，采用硅烷偶联剂对纳米钛酸钡粉体进行表面修饰，使得聚苯胺在钛酸钡表面形成较好的包覆层。该吸波材料在0～6GHz范围内，最大反射率达-14.5dB，优于-5dB和-10dB频宽分别为1200MHz和750MHz。

中国专利CN102634169B公开了磁性材料和导电聚合物复合的吸波材料及其制备方法，将所述的Fe₃O₄-聚(3，4-二氧乙基)噻吩(PEDOT)核壳复合微球分散在环氧树脂或聚氨酯等有机粘结剂中，得到所述的磁性材料和导电聚合物复合的吸波材料，在电磁波为2～18GHz频带上，电磁波最大吸收(反射率)达-27.6dB。

中国专利CN103318973B公开了一种碳包覆Fe₃O₄微球吸波材料的制备方法，解决目前Fe₃O₄介电常数较低，难以实现阻抗匹配，而导致电磁波吸收性差的问题。