[发明专利]一种低温粘结Z型铁氧体材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种低温粘结Z型铁氧体材料及其制备方法与应用，属于磁性材料技术领域。本发明通过引入非磁性、低介电的粘结相，将Z型铁氧体粘结得到低温粘结Z型铁氧体材料，避免了Z型铁氧体晶粒长大，同时引入较多的非磁性杂质和孔隙，在磁化初始阶段，位移磁化受到阻碍，从而以畴转磁化为主；在初始磁导率相同的条件下，畴转磁化比位移磁化具有更高的截止频率，形状各向异性会阻碍磁矩在平面内的旋转，但与磁晶各向异性场相比，其能量较弱，而气孔的退磁作用和应力各向异性相当于导致各向异性的作用，提高了成品的截止频率，解决了磁介质天线应用于低频段的局限性，成功将磁介质天线应用于GHz以上的频段，并实现了天线应用的小型化。

技术领域

本发明涉及磁性材料技术领域，具体涉及一种低温粘结Z型铁氧体材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前，随着移动通信、雷达探测、GPS、航空航天、无人驾驶等领域对信号处理设备的需求越来越大，以及家用电子产品日益趋于小型化，使得现有的磁介质由于其体积大和应用于低频段的局限性不再能够满足实际需要，因而需要开发更小型化、工作频率高的铁氧体材料，使其更好地用于制备GHz频段的天线。

聚合物-无机复合材料是一种集聚合物与无机材料优点于一身的新型复合材料，其中低温粘结Z型铁氧体由于其易于成型且制备成本低的优点，因而其对于实际化应用具有重要意义。但是，低温粘结Z型铁氧体由于聚合物的加入，聚合物和无机材料之间密度、熔点和界面相容性等性质差异较大，对高温烧结造成一定困难；而且，对于小型化要求更高的粘结铁氧体，聚合物的加入量更多，制备得到的成品合格率也就更低，同时也难以将其工作频率提升至GHz级以上。

因此，提供一种小型化且高截止频率的低温粘结Z型铁氧体材料，使其能够成功应用于GHz以上频段的信号处理，拓宽其应用领域，对于科技发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温粘结Z型铁氧体材料及其制备方法与应用，本发明提供的低温粘结Z型铁氧体，能够实现天线轻量化的同时，还具有GHz级的截止频率，可有效提高天线增益和带宽。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种低温粘结Z型铁氧体材料，包括Z型铁氧体、粘结相和粘结助剂；所述Z型铁氧体的分子式为Ba_3-xBi_xCo_2+xAl_yFe_24-x-yO₄₁；其中x＝0～0.4，y＝0～1.6，x和y不同时为0。

优选地，所述Z型铁氧体、粘结相和粘结助剂的质量比为1：(0.1～0.7)：(0～0.08)。

优选地，所述粘结相包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯或葡萄糖。

优选地，所述Z型铁氧体为六角晶体结构；所述六角晶体结构的晶格参数为：

本发明还提供了上述技术方案所述的低温粘结Z型铁氧体材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述Z型铁氧体与粘结相和粘结助剂依次进行混合和压制，得到低温粘结Z型铁氧体预制块；

(2)将所述步骤(1)得到的低温粘结Z型铁氧体预制块进行烧结，得到低温粘结Z型铁氧体材料。

优选地，所述步骤(1)中Z型铁氧体的粒度为粒径为0.5～1μm。

优选地，所述步骤(1)中压制的压强为20～80MPa。

优选地，所述步骤(2)中烧结的温度为220～300℃，升温至烧结温度的速率为1～5℃/min，在烧结温度下的保温时间为0～2h。

优选地，所述步骤(2)中烧结后的冷却方式为自然冷却至室温。