[发明专利]一种铁氧体复合吸波剂及其制备方法与应用

说明书

本文公开了一种铁氧体复合吸波剂及其制备方法与应用，由铁氧体磁性基核和碳壳包覆层组成，所述铁氧体和碳的质量比为1：(5~7)。本发明铁氧体复合吸波剂，碳壳包覆层可以调节铁氧体电磁特性，改善复合吸波剂阻抗匹配性能；同时当电磁波作用在碳包覆层时，将产生介电损耗和磁损耗，进一步增强了复合吸收剂吸波性能；本发明铁氧体吸波剂的制备方法，工艺条件易控，操作简便，生产成本低，本发明利用铁氧体复合吸波剂制备得到的铁氧体吸波材料具有强吸波、低密度、宽频的特性，复合吸波材料的面密度在1.5kg/m²以内，其吸收强度好，反射率测试结果表明‑10dB（90%吸收）的频宽大于3.45GHz。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种铁氧体复合吸波剂及其制备方法与应用。

背景技术

高频电磁设备的大量使用，电磁辐射对人类的健康造成了很大的危害，成为了人体健康的“隐形杀手”，需要加强对电磁波吸收材料的研究以应对电磁污染；同时，因为随着现代雷达探测技术的快速发展，，各国的作战武器的战场生存能力也受到了前所未有的威胁，因此提高武器的隐身能力显得尤为重要，在武器表面涂敷一层能吸收损耗的电磁波的材料是提高武器隐身技术的有效途径之一。吸波材料通过填充粉体吸波剂，能将入射电磁波能量转换成热能或其它形式的能量而使电磁波损耗衰减，达到改善周边电磁环境和有效降低军事目标的雷达探测特征信号目的，具有非常重要的技术和经济实用价值。近年来，国内外研究的吸波剂材料主要包括磁性金属及其合金、导电碳材料、导电高聚物、铁氧体等。它们均可以通过介电损耗、欧姆损耗或磁损耗吸收并衰减电磁波能量。碳材料具有一定导电性、高比表面积和高温抗氧化性能，电磁波通过时会发生介电损耗和欧姆损耗，在吸波材料领域具有极大应用潜力。

特别地，单一铁氧体材料饱和磁化强度高，涡流损耗小，自然共振频率在MHz波段到GHz波段可调，是重要的低频电磁波吸波剂，但存在磁导率相对介电常数较高，不利于阻抗匹配的问题。为提高介电常数，需进行表面处理提高介电常数，常规的处理方法如包裹导电高分材料聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯等。虽然可以提高介电常数，但是磁导率也有一定程度的下降，该方法并不能很好地改善阻抗失配的问题。

CN201810748081.1公开了一种通过尖晶石铁氧体包覆Ti₃SiC₂粉体提高粉体电磁波吸收性能的方法，将片状化处理的Ti₃SiC₂粉体分散于水溶液中，通过水浴加热使水温在25～80℃之间，加入尖晶石铁氧体的混合盐溶液，加入络合剂，调节PH至7~9，进行反应，反应完成后干燥退火，得到的铁氧体包覆Ti₃SiC₂粉体磁导率大幅提高，介电常数有所提高，大大改善了片状Ti₃SiC₂粉体的磁导率和介电常数的失配问题，使得片状Ti₃SiC₂粉体材料的吸波性能大幅提高。但该发明在水溶液中进行反应会不可避免导致Ti₃SiC₂粉体发生氧化生锈现象，会严重影响粉体吸波性能和吸波材料的使用寿命。缺点在于，铁氧体包覆钛铝碳严格来说是复合结构，并不能完全均匀包覆，存在不稳定性且工艺复杂，不能大量制备和广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁阻抗匹配性好、吸收频带宽的铁氧体复合吸波剂及其制备方法与应用。

本发明提供的这种铁氧体复合吸波剂，由铁氧体基体和碳包覆层组成，所述铁氧体和碳包覆层的质量比为1：(5~7)。

所述铁氧体为尖晶石型铁氧体Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄或六角Z型铁氧体Ba₃Co₂Fe₂₄O₄₁。

本发明提供所述铁氧体复合吸波剂的制备方法，包括以下步骤：