專利名稱：陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于吸收電磁波的復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，空間中的各類電磁 波強(qiáng)度正在急劇增加，這些電磁波在輸運(yùn)信息的同時(shí)也會(huì)造成嚴(yán)重的危害，電 磁污染的存在一方面容易造成無線通信的相互干擾和高頻電子機(jī)器的誤動(dòng)作， 另一方面長(zhǎng)期的電磁輻射也會(huì)嚴(yán)重危害身體健康；電磁泄密則容易導(dǎo)致商業(yè)秘 密、技術(shù)秘密等信息的外流。采用電磁波吸收技術(shù)吸收空間中有害的雜散電磁 波是解決上述問題的有效手段之一，現(xiàn)有的吸波材料，包括鐵氧體粉末、金屬 粉末、FeCo/Si02、 Fe/Cf 、 Fe/CNT等，存在吸波效率低、制備工藝較復(fù)雜， 難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了解決現(xiàn)有吸波材料吸波效率低、制備工 藝較復(fù)雜，難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)的問題，提供了一種陶瓷晶須/鐵磁金 屬?gòu)?fù)合吸波材料及其制備方法。
本發(fā)明陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料為表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷 晶須制成；所述的鐵磁金屬鍍層為Co或FeCo;所述的鐵磁金屬鍍層厚度為 0.05pm l pin;所述的陶瓷晶須為SiC晶須或A118B4033晶須；所述的陶瓷晶 須長(zhǎng)度為0.1 1000nm，直徑為0.1 10pm，長(zhǎng)徑比為10 100。
本發(fā)明陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料的制備方法如下將表面鍍有鐵 磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫度為300 400°C、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條 件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料。
采用本方法得到的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料表面鍍層光滑致密， 復(fù)數(shù)介電常數(shù)和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率均有明顯的提高，本方法所得陶瓷晶須/鐵磁金屬 復(fù)合吸波材料作為電磁波吸收涂層，最大吸收達(dá)到78dB，大于10dB的吸收帶 寬高達(dá)4GHz，并且本方法簡(jiǎn)單易行適合大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1是具體實(shí)施方式
十九未經(jīng)熱處理的Al18B4033w/C0復(fù)合粉體表面鍍層 形貌圖。圖2是具體實(shí)施方式
十九中經(jīng)過熱處理的Al18B4033w/Co復(fù)合粉體表 面鍍層形貌圖。圖3是具體實(shí)施方式
十九中Al18B4033w/Co復(fù)合粉體表面鍍層 熱處理前后鍍層中成分對(duì)比圖；^表示熱處理之前Al18B4033w/Co復(fù)合粉體 表面鍍層中元素含量，《表示熱處理之后Al18B4033w/Co復(fù)合粉體表面鍍層中 元素含量。圖4是具體實(shí)施方式
十九中熱處理前后Al18B4033w/Co復(fù)合粉體復(fù) 數(shù)介電常數(shù)對(duì)比圖；圖中a和b表示熱處理之后Al18B4033w/Co復(fù)合粉體的復(fù) 數(shù)介電常數(shù)的實(shí)部及虛部曲線，圖中c和d表示未經(jīng)熱處理的Al18B4033w/Co 復(fù)合粉體的復(fù)數(shù)介電常數(shù)實(shí)部及虛部曲線。圖5是具體實(shí)施方式
十九中熱處 理前后Al18B4033w/Co復(fù)合粉體復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的對(duì)比圖；圖中a和b表示熱處理 之后Al18B4033w/Co復(fù)合粉體復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的實(shí)部和虛部曲線，圖中c和d表示 未經(jīng)熱處理的Al18B4033w/Co復(fù)合粉體復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的實(shí)部和虛部曲線。圖6是具體實(shí)施方式
十九中未經(jīng)熱處理的Al18B4033w/Co復(fù)合粉體作為吸收劑的電磁 波吸收涂層的吸收效率云圖。圖7是具體實(shí)施方式
十九中經(jīng)過熱處理的 Al18B4033w/Co復(fù)合粉體作為吸收劑的電磁波吸收涂層的吸收效率云圖。圖8 是具體實(shí)施方式
十九中經(jīng)過熱處理的Al18B4033w/Co復(fù)合粉體作為吸收劑的不 同厚度涂層的電磁波吸波性能曲線圖。圖9是具體實(shí)施方式
十九中未經(jīng)熱處理 的Al18B4033w/FeCo復(fù)合粉體表面鍍層形貌圖。圖10是具體實(shí)施方式
十九中 經(jīng)過熱處理的Al18B4033W/FeC0復(fù)合粉體表面鍍層形貌圖。圖11是具體實(shí)施 方式十九中熱處理前后Al18B4033w/FeCo復(fù)合粉體表面鍍層的XRD圖譜；a 表示未經(jīng)熱處理的Al18B4033w/FeCo復(fù)合粉體表面鍍層的XRD曲線，b表示 經(jīng)熱處理的Al18B4033w/FeCo復(fù)合粉體表面鍍層的XRD曲線，國(guó)表示 Al18B4033w，肇表示FeCo。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方 式間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料由表面 鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須制成。本實(shí)施方式中所述的鐵磁金屬鍍層為Co或FeCo。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是所述的鐵磁金屬 鍍層厚度為0.05pm l pm。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是所述的陶瓷晶須 為SiC晶須或A118B4033晶須。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或三不同的是所述的陶瓷 晶須長(zhǎng)度為0.1 1000pm，直徑為0.1 10(im，長(zhǎng)徑比為10 100。其它與具 體實(shí)施方式一或三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶須
長(zhǎng)度為100 900pm。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶須 長(zhǎng)度為200 800pm。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶須 長(zhǎng)度為300 700pm。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶須 長(zhǎng)度為400 60(^m。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶須 長(zhǎng)度為500)im。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶須 直徑為0.1 10jmi。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
須直徑為2 8]am。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶 須直徑為3 7]im。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶 須直徑為5pm。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
須長(zhǎng)徑比為20 90。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶須長(zhǎng)徑比為30 80。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
須長(zhǎng)徑比為40 70。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
須長(zhǎng)徑比為45 60。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
須長(zhǎng)徑比為50。其它與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式中于陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料的
制備方法如下將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫度為300 400°C、 熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)
合吸波材料。
本實(shí)施方式中的熱處理在管式爐中進(jìn)行。本實(shí)施方式中所述的陶瓷晶須為
SiC晶須或A118B4033晶須。本實(shí)施方式中所述的鐵磁金屬鍍層為Co或FeCo。 本實(shí)施方式中Co鍍層或FeCo鍍層的厚度為0.05jim 1 pm。
本實(shí)施方式中陶瓷晶須表面化學(xué)鍍FeCo的方法如下 一、將陶瓷晶須粗 化處理，再敏化-活化處理，再加入去離子水制得陶瓷晶須懸濁液；二、在保 持2(TC 30。C溫度下，將pH值為12 12.5的主鹽絡(luò)合液和穩(wěn)定劑溶液的混 合溶液加入到陶瓷晶須懸濁液中，然后以2 5滴/分鐘的滴速滴加pH值為 13 13.5的還原劑溶液，在保持溫度為2(TC 3(TC、 pH值為12 13、超聲振 蕩功率為2 kW 4 kW的條件下超聲波振蕩2分鐘 60分鐘，過濾，用去離 子水清洗3次，然后在溫度為8(TC的條件下烘干，即完成了對(duì)陶瓷晶須表面 進(jìn)行化學(xué)鍍，得到AhsB4033w/FeCo復(fù)合粉體；其中步驟二所述的主鹽絡(luò)合液 的體積與步驟一中陶瓷晶須的質(zhì)量比為200mL 500 mL: lg;步驟二所述的 主鹽絡(luò)合液由CoS04'7H20、 FeS04'7H20、 C4H406Na2'2H20 、 (,)2804和去 離子水組成，其中主鹽絡(luò)合液中CoSCV7H20的濃度為3 10 g/L，F(xiàn)eSCV7H20 的濃度為3 10 g/L， C4H406Na2'2H20的濃度為15 卯g/L， (NH4)2S04的 濃度為20 200g/L;步驟二所述的穩(wěn)定劑溶液為濃度為2 6g/U々Na2B407 溶液；步驟二中所述的還原劑溶液由NaBH加入pH值為13 13.5的NaOH 溶液制得，其中NaBH與步驟一所述陶瓷晶須的質(zhì)量比為2 5: 1 。本實(shí)施方式中陶瓷晶須表面化學(xué)鍍CO的方法如下 一、將陶瓷晶須粗化 處理，再敏化-活化處理，再加入去離子水制得陶瓷晶須懸濁液；二、將步驟
一得到的陶瓷晶須懸濁液加入Co鍍液，然后在pH值為7 11.5、溫度為3(TC 60°C 、超聲振蕩功率為2 kW 4 kW的條件下超聲振蕩20分鐘 60分鐘，過 濾，再用去離子水清洗3次，然后在溫度為6(TC 8(TC的條件下烘干，即完 成了對(duì)陶瓷晶須表面進(jìn)行化學(xué)鍍，得到Al18B4033w/C0復(fù)合粉體；其中步驟二 所述的Co鍍液由CoSCV7H20、 Na3C6H5(V2H20、 NaH2P02'H20、 113803和去 離子水組成，Co鍍液中CoSCV7H20的濃度為15 50 g/L， Na3C6H507.2H20 的濃度為30 150 g/L， NaH2P02-H20的濃度為15 50 g/L， H3B03的濃度 為20 40 g/L;步驟一中的陶瓷晶須的質(zhì)量與步驟二中Co鍍液的體積比為 lg: 400 1000mL。
本實(shí)施方式步驟一中將經(jīng)過粗化處理、敏化-活化處理的陶瓷晶須的質(zhì)量 與去離子水的體積按照lg:10ml 20ml的比例混合，然后超聲振蕩10 20分 鐘制成陶瓷晶須懸濁液。
本實(shí)施方式步驟二中先將步驟一得到的陶瓷晶須懸濁液加入到溫度為 60。C 7(TC的二倍濃度的Co鍍液中得到混合溶液，然后再用濃度為80g/L的 NaOH溶液和去離子水調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為7 11.5，其中二倍濃度的Co 鍍液中CoS04'7H20的濃度為30 g 100 g/L，Na3C6H507'2H20的濃度為60 g 300 g/L， NaH2P02'H20的濃度為30 g 100 g/L， H3B03的濃度為40 g 80 g/L。
圖1是本實(shí)施方式中未經(jīng)熱處理的Al18B4033w/Co復(fù)合粉體表面鍍層形貌 圖，可見Al18B4033w表面粗糙疏松Co鍍層不連續(xù)。
圖2是本實(shí)施方式中經(jīng)過熱處理的Al18B4033w/Co復(fù)合粉體表面鍍層形貌 圖，可見經(jīng)過熱處理后Al18B4033w晶須表面粗糙疏松Co鍍層變的光滑致密(這 種演變與氫氣環(huán)境中局部氧化物的還原以及原子的表面擴(kuò)散行為有關(guān))，在 Al18B4033w晶須表面獲得了連續(xù)的鍍層。
圖3是本實(shí)施方式中Al18B4033w/Co復(fù)合粉體表面鍍層熱處理前后鍍層中 成分對(duì)比圖，從圖3看出熱處理之后鍍層中的氧含量下降、鈷含量增加，這 說明氫熱處理能夠還原鍍層表面的氧化薄層，使鍍層表面的Co含量增加。
將本實(shí)施方式得到的經(jīng)過熱處理的A118B4033晶須表面鍍層和未經(jīng)熱處理的A118B4033晶須表面鍍層分別與石蠟按照1:4的體積比混合，然后將得到的 混合物分別在網(wǎng)絡(luò)矢量分析器上進(jìn)行電磁性能測(cè)試，熱處理前后 Al18B4033w/C0復(fù)合粉體復(fù)數(shù)介電常數(shù)對(duì)比圖如圖4所示，熱處理前后 Al18B4033w/Co復(fù)合粉體復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的對(duì)比圖如圖5所示，由圖4和圖5可見 經(jīng)過熱處理之后的Al18B4033W/Co復(fù)合粉體的復(fù)數(shù)介電常數(shù)和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率均有 明顯的提高，其中介電常數(shù)提高尤其明顯，而且還觀察到了明顯的介電弛豫行 為。結(jié)果表明熱處理能夠提高Al18B4033W/Co復(fù)合粉體的電磁性能。
通過傳輸線定理對(duì)由經(jīng)過熱處理的Al18B4033w/Co復(fù)合粉體作為吸收劑的 電磁波吸收涂層的吸波性能進(jìn)行計(jì)算，所得電磁波吸收涂層的電磁波吸收效率 云圖如圖7所示，不同厚度涂層的吸波性能曲線如圖8所示，通過圖6(中未 經(jīng)熱處理的Al18B4033W/Co復(fù)合粉體作為吸收劑的電磁波吸收涂層的吸收效率 云圖)、圖7和圖8的對(duì)比可知，以未經(jīng)熱處理的Al18B4033W/Co復(fù)合粉體作 為吸收劑的電磁波吸收涂層的吸收性能很差，在2 18GHz頻帶內(nèi)最大吸收僅 為3.5dB;以熱處理之后的Al18B4033w/C0復(fù)合粉體作為吸收劑的電磁波吸收 涂層，相應(yīng)涂層的吸波性能得到了顯著的改善，最大吸收達(dá)到78dB，大于10dB 的吸收帶寬高達(dá)4GHz，吸波性能優(yōu)異。尤其，計(jì)算結(jié)果還表明采用熱處理后 的Al18B4033W/Co復(fù)合粉體做吸收劑時(shí)，涂層的典型厚度僅為2mm。
由圖9 (本實(shí)施方式中未經(jīng)熱處理的Al18B4033w/FeCo復(fù)合粉體表面鍍層 形貌圖)和圖10 (本實(shí)施方式中經(jīng)過熱處理的Al18B4033W/FeCo復(fù)合粉體表 面鍍層形貌圖)對(duì)比可見，經(jīng)過熱處理后Al18B4033W/FeCo復(fù)合粉體表面連續(xù) 鐵鈷鍍層轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散分布的FeCo顆粒；由圖ll(熱處理前后Al18B4033w/FeCo 復(fù)合粉體表面鍍層的XRD圖譜)的圖譜看出經(jīng)過熱處理后非晶態(tài)的鐵鈷鍍層 轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十九不同的是熱處理溫度 為35(TC。其它與具體實(shí)施方式
十九相同。
權(quán)利要求
1、陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料由表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須制成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于 所述的鐵磁金屬鍍層為Co或FeCo。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于 所述的鐵磁金屬鍍層厚度為0.05pm 1 pm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶須為SiC晶須或A118B4033晶須。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l或4所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征 在于所述的陶瓷晶須長(zhǎng)度為0.1 1000jmi，直徑為0.1 10pm，長(zhǎng)徑比為10 100。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶須長(zhǎng)度為100 90(Vm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶須長(zhǎng)度為500pm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶須直徑為5pm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶須長(zhǎng)徑比為50。
10、 陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于陶瓷晶須/ 鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料的制備方法如下將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須 在溫度為300 40(TC、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即 得陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料。
全文摘要
陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料及其制備方法，它涉及一種用于吸收電磁波的復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有吸波材料吸波效率低、制備工藝較復(fù)雜，難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)的問題。陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料由表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須制成。本發(fā)明方法如下將表面鍍有鐵磁金屬鍍層的陶瓷晶須在溫度為300～400℃、熱處理氣氛為氫氣或氬氣的條件下熱處理60分鐘，即得陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料。采用本方法得到的陶瓷晶須/鐵磁金屬?gòu)?fù)合吸波材料復(fù)數(shù)介電常數(shù)和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率均有明顯的提高，作為電磁波吸收涂層，最大吸收達(dá)到78dB，大于10dB的吸收帶寬高達(dá)4GHz，并且本方法簡(jiǎn)單易行適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G12B17/02GK101546610SQ200910071958
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者姜建堂, 徐成彥, 良 甄, 邵文柱 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)