[发明专利]一种Z型铁氧体复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种Z型铁氧体复合材料及其制备方法与应用，所述制备方法包括：(1)将组成Z型铁氧体的金属元素源、溶剂和络合剂混合，得到混合溶液；(2)将pH调节剂和步骤(1)所述混合溶液混合，调节pH，进行干燥处理，得到干凝胶；(3)将熔盐和步骤(2)所述干凝胶球磨混合后依次进行真空塑封、等静压以及热处理，得到铁氧体粉；(4)将乙醇、TEOS和步骤(3)所述铁氧体粉混合，进行热处理，得到所述Z型铁氧体复合材料。本发明所述制备方法采用溶胶凝胶法与熔盐法结合的方式，制备得到的Z型铁氧体复合材料粉体分散性好且能有效控制晶粒的结构，具有优良磁导率和介电性能，生产成本低、工艺简单，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种Z型铁氧体复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

近些年，信息通讯技术正在飞速发展，电子元器件都在向薄、轻、小、高频方向发展，超高频段的电子设备在商业化应用中变得越来越重要，同时市场上需要开发出更高频段的磁性介质材料来适应电子元器件的小型化、轻量化、高品质的发展趋势。随着通讯技术往超高频方向发展，超高频段上的电磁干扰问题日益突出，因而亟需研究出能在超高频段工作且性能优异的材料。

斯诺克公式揭示了在高频磁化时铁氧体材料使用的极限频率，传统的MnZn和NiZn铁氧体材料最高使用频率只有几百兆赫兹，因此限制了软磁铁氧体材料往超高频段的发展。而平面六角晶系铁氧体存在两种磁晶各向异性场，其应用频率可提高至GHz以上，成为最有可能替代尖晶石铁氧体材料在超高频段应用的软磁铁氧体介质材料，特别是Z型平面六角铁氧体的潜力最大。Co₂Z平面六角铁氧体是理想的微波铁氧体材料，但其组成与结构复杂，合成的烧结温度高，限制了其在高频片式电感和EMI中的应用。

CN106498497A公开了一种制备颗粒单晶化Co₂Z六角铁氧体粉体的方法，所述方法包括：通过共沉淀法制备的前驱体与熔盐混合，进行加热处理促进目标产物形成，并通过液相生长制备了单晶化目标产物颗粒；所述方法工艺流程复杂，成分控制难度较大。

CN101037326B公开了一种铁氧体烧结体和其制造方法，所述制造方法以BaO、CoO和Fe₂O₃作为主成分，掺杂Mn₃O₄、Li₂CO₃以及SiO₂，通过传统固相法制备出铁氧体烧结体；该方法烧结过程所需氧浓度高，具有一定的危险性，制备的材料晶粒尺寸较大。

CN107428556B公开了一种用于超高颏率的Mo掺杂的Co₂Z-型铁氧体复合材料，所述铁氧体组合物具有式为(Ba_ZSr_(3-Z))Co_(2+x)MoxFe_(y-2x)O₄₁，其中x＝0.01至0.20，y＝20至24，并且z＝0至3；通过在空气中煅烧六角铁氧体相前体形成包含Z-型六角铁氧体相的材料，粉碎材料后加入粘合剂在氧气气氛下烧结处理，最后进行退火处理得到铁氧体复合材料；该方法采用了固相反应法，工艺流程复杂，得到的铁氧体复合材料品质较低。

采用传统固相法制备时很难形成稳定的单一相，致使其材料性能偏低；掺杂改性的方式可提高材料的性能，但因六角铁氧体的晶体结构较为复杂，无法实现精确控制其结构，因此，亟需开发一种新的铁氧体复合材料的制备方法，能够解决上述问题，同时简化工艺流程，降低生产成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种Z型铁氧体复合材料及其制备方法与应用，所述制备方法采用溶胶凝胶-熔盐法结合的方式，通过包覆SiO₂得到改性铁氧体复合材料，本发明制备的Z型铁氧体复合材料粉体分散性好且能有效控制晶粒的结构，具有优良的磁导率和介电性能。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：