[发明专利]一种超细B4

说明书

本发明公开了一种超细B₄C粉末、制备方法及用于制备微波吸收剂的应用。本发明涉及的吸波材料拓宽了传统的高温吸波材料体系，提出了单一组分纯B₄C在吸波材料中的应用。所述的吸波材料化学成分为B₄C，微观结构为B₄C纳米片团聚而成的微米尺寸的卷曲片状形貌，具有良好的高温抗氧化性。所述超细B₄C微波吸收剂由熔盐辅助有机气相催化燃烧合成法制备，其中原料包括镁粉、三氧化二硼和聚氯乙烯以及外加量的熔盐助剂。本发明制备的超细B₄C微波吸收剂具有低维尺寸、密度小、强度高、高温稳定等优点；本发明的制备方法具有节约能源、反应迅速的特点；本申请的超细B₄C微波吸收剂用于吸波材料具有吸波性能好、吸收频带宽的优点。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，涉及一种超细B₄C粉末、制备方法及用于制备微波吸收剂的应用。

背景技术

随着军事设备、电子技术的快速发展，对高温吸波材料特别是航空航天领域用吸波材料的性能有更严格的要求，其应满足耐高温、低密度、抗氧化、服役可靠性高的需求。目前，最常用的高温吸波材料为C系和SiC系。但是C系材料在高温氧化气氛中抗氧化性差、阻抗匹配性差，SiC系材料因介电损耗能力较差等原因限制了它们性能的发挥和应用的拓宽。

碳化硼(B₄C)是一种由轻质非金属元素组成的非氧化物材料，具有硬度高、高熔点、高杨氏模量、耐酸碱腐蚀、低热膨胀系数等特点。特别是以下优点：一种P型半导体材料，带隙为2.09eV，低于SiC带隙；高温抗氧化性好；密度低，其值为2.52g/cm³，其低密度特点使得在航空航天领域具有轻质、节能的特点。因此，将B₄C用于吸波材料特别是高温吸波材料领域具有潜在的优势，但目前关于B₄C高温吸波材料的研究报道很少。此外，根据吸波材料对电磁波吸收和损耗原理，片状吸波材料可通过偏转、反射等途径有效提高材料的吸波性能，因此使用B₄C作为高温吸波材料具有广阔的前景。

然而，由于B₄C共价键特点使得其粉体的制备较为困难。目前，碳热还原法、元素直接合成法、CVD法、溶胶凝胶法、燃烧合成法用于制备B₄C粉体得到较多研究，其中燃烧合成法因制备过程快、工艺简单、较低能耗等具有较大的优势。但是，传统的燃烧合成法虽然可以制备B₄C微纳米颗粒，以燃烧合成法制备B₄C纳米片却鲜有报道。

发明内容

针对现有材料领域的限制和技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超细B₄C粉末、制备方法及用于制备微波吸收剂的应用。该材料微观结构为多级片状形貌，在充分发挥B₄C自身高温吸波性能外，其多级片状形貌对提高吸波性能发挥关键作用。此外，提出的熔盐辅助有机气相催化燃烧合成法的反应可控度高、快速节能且能促进片状B₄C的生成。

为了实现上述任务，本发明采取如下技术方案：

一种超细B₄C粉末，所述的B₄C粉末为黑色粉末，B₄C粉末的微观结构为纳米片团聚而成的微米尺寸的曲面片状的多级片结构；碳化硼晶粒尺寸100～500nm；比表面积为9.056m²/g。

可选的，采用熔盐辅助有机气相催化燃烧合成法制备得到；

制备原料包括反应原料和熔盐助剂：其中反应原料包括镁粉、三氧化二硼和聚氯乙烯，熔盐助剂为MgCl₂、NaCl和KCl中的一种或一种以上的混合物；

或者，熔盐助剂为NaF和\或KF。