[发明专利]填充磁性金属的介电材料复合型微波吸收体及制备方法

说明书

本发明属于微波吸收领域，公开了填充磁性金属的介电材料复合型微波吸收体及制备方法。吸收体以半导体材料作为包覆型结构外部的介电材料，填充金属纳米颗粒。半导体材料为多壁碳纳米管、氧化锌、石墨烯、碳化硅中的一种；金属纳米颗粒为Fe、Co、Ni中的一种或者几种的合金。本发明将磁性金属纳米颗粒完全填充在半导体的内部，首先制备具有开口结构的介电材料，转移到具有磁性金属的溶液中，通过毛细作用力以及分子、离子的热运动的方式填充在半导体材料的内部。本发明所制备的复合型微波吸收体，具有制备方法简便、吸波性能优异并且可通过调整不同的磁性金属以及金属合金的比例对外部微波场的响应性能，进而获得高效、轻质、稳定性好的微波吸收体。

技术领域

本发明属于微波吸收领域，涉及一种填充磁性金属的介电材料复合型微波吸收体及制备方法。

背景技术

近十年来，伴随着科技水平的提高以及人类社会的发展，高频段电子设备得到了大量的应用，大量电子设备的使用产生大量的电磁波，造成电磁波污染，严重影响了人们的身体健康和正常的通信。电子设备发出的高频电磁脉冲，使空间充斥了不同波长和频率的电磁波。已有相关研究表明，这种散布在大气中的电磁场如果超过一定强度就会成为一种新的环境污染——电磁波辐射污染。另一方面，由于电子元器件的工作频率越来越高，而电子元器件灵敏度也越来越高，同时目前的电子元器件集成度越来越高，其互相之间的相互影响也势必会使得这些复杂电磁波成为有关高性能电子产品正常运行的突出障碍。

因此，在高频波段对电磁波吸收材料的研究具有非常重要的意义。理想的吸波材料应该具有吸收强、频带宽、厚度薄和质量轻等特点，纳米材料的探索和快速发展，新型纳米吸波材料更好地满足这些要求，因此，制备新型纳米吸波材料成为了当前的研究热点。从目前的吸波材料的发展状况来看，单一的吸波材料很难满足对电磁波的有效吸收，很难满足“宽、强、轻”的综合要求，因此需要将多种吸波材料进行复合来获得最佳电磁波吸收效果。例如，专利2013103371935中公开了一种Fe-Co合金/C复合纳米纤维微波吸收剂、制备方法及应用，而专利2013103383171公开了一种Co/C复合纳米纤维微波吸收剂制备方法及其应用。

传统的电磁波吸收剂的制备方法比较复杂，反应条件相对苛刻，操作过程相对繁琐，难以进行大规模的工业化生产，故其在实际的应用中还存在着很多问题。另外，铁磁材料组装在介电材料的内部形成的复合材料，其电磁参数和阻抗匹配是联动的，即改变内部或外部其中的任意部分，复介电常数的实部和虚部，复磁导率的实部和虚部都一起变动。这些都对吸波体的覆盖范围以及吸收强度产生影响。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的问题，提供了一种磁性金属完全填充在介电材料内部的复合型微波吸收体及其制备方法，其中通过化学法使得以半导体为基础介电材料形成缺陷及孔道，并通过毛细作用力以及分子、离子的热运动的方式填充在半导体材料的内部，形成一种复合电磁波吸收体。同时，通过改善磁性材料的成分以及含量以及外部的介电材料，可以实现吸波性能的调控。

本发明的技术方案如下：

一种填充磁性金属的介电材料复合型微波吸收体，该吸收体以半导体材料作为包覆型结构外部的介电材料，内部填充金属纳米颗粒；其中，所述金属纳米颗粒为Fe、Co、Ni中的一种或者几种的合金；金属纳米颗粒的粒径为1～30nm。复合型微波吸收体具有可变的微波响应特性。金属纳米颗粒在填充状态时无团聚现象产生。

进一步，所述的半导体材料为多壁碳纳米管、氧化锌、石墨烯、碳化硅中的一种或多种。

本发明还提供了一种实现上述吸收体的制备方法：包括以下步骤：

步骤一：将作为介电材料的半导体材料置于68wt.％的浓硝酸中，油浴加热140℃，8～14h，再用去离子水洗涤至中性，转移到60～80℃烘箱中干燥12～24h；

步骤二：将步骤一处理过的介电材料和去离子水以质量比1:20混合，采用超声处理5～15min，形成溶剂；