[发明专利]高吸波性能纳米钛酸钡/四氧化三铁杂化材料制备方法

说明书

本发明的高吸波性能纳米钛酸钡/四氧化三铁杂化材料制备方法。该方法在溶液中将纳米Fe₃O₄颗粒直接原位沉积在纳米BaTiO₃表面形成杂化材料粉体，纳米Fe₃O₄在纳米BaTiO₃表面形成面接触，产生大量的界面，由于大量缺陷和离子在界面两侧累积，形成电磁波屏障，从而对各个频段电磁波产生强烈吸收和散射。这些粉体成型后杂化材料具有很高的电损耗、磁损耗。20Hz‑3GHz时，介电常数为10‑1000，电损耗为0.1‑44.3；在10Hz‑1GHz时，磁导率为3.69‑9.5，磁损耗为6.7‑15.9；当杂化材料厚度为2mm时，在2GHz反射率为‑9.84～‑29.4dB，吸收率为89.62％‑99.89％。具有良好的电磁波吸收性能，尤其适用于作为吸波材料或电磁屏蔽材料使用。

技术领域：

本发明属于吸波材料和电磁屏蔽材料制备技术领域，具体涉及一种高吸波性能纳米钛酸钡/四氧化三铁杂化材料制备方法。

背景技术：

吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式能量的一类材料。一般由基体材料与吸收剂复合而成。根据吸波机理，吸波材料可分为电损耗型和磁损耗型两类：电损耗型吸波材料主要通过介质的电子极化、离子极化和界面极化等来吸收、衰减电磁波；磁损耗型吸波材料主要通过磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来吸收、衰减电磁波。

BaTiO₃和Fe₃O₄都属于传统的涂敷性吸波材料，具有制备方法简单、原材料价格便宜等诸多优点，但同时它们还有吸收频带窄、吸收强度低等缺点。BaTiO₃是一种介电材料，但未经改性的纯钛酸钡的吸波性能并不理想。Fe₃O₄是一种磁损耗材料，铁氧体是研究较多也较成熟的吸波材料，它的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽，不足之处是相对密度大，使部件增重，以至影响部件的整体性能，高频效应也不太理想。随着现代科学技术的飞速发展，传统材料和单一相材料已经无法满足越来越高的应用要求，而杂化材料可能是解决这一问题的理想途径。现有的制备方法主要是传统的机械混合方法，使得各种材料的颗粒与颗粒之间为点和点接触，接触面积小。

包括现有技术中有部分利用压电性能与电磁波吸收性能，将BaTiO₃和Fe₃O₄纳米粒子分散至PAN溶液中得到BaTiO₃/Fe₃O₄/PAN纺丝液，再进行静电纺丝，而为了满足电磁屏蔽能够大范围应用，纺丝制备1.成本太高，工艺不稳定，PAN量产时容易堵塞针头，效率低不环保，2.尺寸大，颗粒在丝上分布不均匀，效率低，3.纺丝方法制备出来的材料需要烧结，容易引起环保和能耗问题。

另有石墨烯/四氧化三铁粉体的吸波材料制备工艺中，利用超声分散法得到氧化石墨烯胶体溶液，再与四氧化三铁粉末机械混合，石墨烯胶体溶液和四氧化三铁两者之间为点和点接触，接触面积较小。

另有聚苯胺-钡铁氧体-石墨烯电磁屏蔽材料制备工艺，先用超声分散法制备三维多孔氧化石墨烯，再制备出钴-钛共掺杂钡铁氧体，加入苯胺和过硫酸铵后，经过物理的超声分散方法，制备得到聚苯胺-钡铁氧体-石墨烯电磁屏蔽材料，该发明采用的是机械混合的方式，颗粒与颗粒之间同样为点和点接触。