專利名稱：一種具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的微波吸收材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)品合成領(lǐng)域，特別涉及一種微波吸收材料的結(jié)構(gòu)和制備方法，更具體的說是涉及用于吸收電磁波的材料結(jié)構(gòu)和制備方法
背景技術(shù)：
近幾年來，電磁波技術(shù)的飛速發(fā)展，電磁輻射產(chǎn)生的污染已成為危害環(huán)境和人體健康的一大重要元兇，故已經(jīng)開始引起了廣泛的重視。同時(shí)在軍事領(lǐng)域，微波吸收材料能夠有效地減小武器裝備的雷達(dá)波發(fā)射截面，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身，提高武器裝備的生存能力和突防能力。吸波材料的主要作用機(jī)理，是使入射電磁波接觸到材料后，能夠最大限度地進(jìn)入材料中，并通過能量的轉(zhuǎn)換進(jìn)而迅速的衰減損耗掉。鐵氧體是一種傳統(tǒng)磁性材料，它有著較高的電阻率和較好的磁損耗特性，因此被廣泛用作電磁波吸收劑，但受限于snoek效應(yīng)，尖晶石型鐵氧體吸波材料的磁損耗會在千兆赫的頻率范圍內(nèi)有大幅的下降。故現(xiàn)在對于微波吸收材料的研究著重于聞?lì)l范圍。例如，專利CN101914821A公開了一種N1-Zn鐵氧體與SiO2的復(fù)合納米纖維材料的制備方法，它通過控制產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)及形貌，從而實(shí)現(xiàn)了電磁性能的可控，其對電磁波的吸收性能則克服了傳統(tǒng)鐵氧體粉體共振頻率過低和snoek極限較低等缺點(diǎn)；專利CN102214509A公開了一種新型(FeCo)N微波吸收材料的制備方法，它將羰基鐵粉與鈷粉按質(zhì)量百分比為50%-95%進(jìn)行機(jī)械合金化，后對合金化的材料進(jìn)行氮化處理，得到了含氮量為質(zhì)量百分比
0.08% -2.10%的(FeCo)N微波吸收材料，該材料具有較高的飽和磁化強(qiáng)度低的剩磁和矯頑力，故有較好的吸波性能；專利CN1240659C公開了一種化學(xué)式為SmMexFe^xO3，其中Me為Mn、Co或Ni元素中的一種或兩種，X的取值范圍為0.05-0.75。該材料在厚度為Imm時(shí)，對2-18GHZ頻率范圍內(nèi)的電磁波反射衰減最小值達(dá)到了 -15dB，且具有吸波頻率寬，合成方法簡單，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn) 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在合成一種具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鐵氧體，且展示了良好的微波吸收效果。本發(fā)明采用的技術(shù)方案:采用硬模板浸潰法，包括以下步驟:將可溶性鐵鹽與鎳鹽(或鈷鹽)溶于溶劑中，后加入模板劑浸潰一段時(shí)間，然后抽濾得到固體放入馬弗爐煅燒后，得到產(chǎn)物。所述部分模板劑用的是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球。PMMA根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行合成，粒徑非常統(tǒng)一。通過離心和沉降的方法，使得PMMA微球緊密排列堆積，形成膠體晶模板。所述部分的可溶性金屬鹽類采用的是硝酸鐵和硝酸鎳(或硝酸鈷)。所述部分的溶劑為乙二醇和甲醇的混合溶劑。制備包括下列步驟
(a)根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，制備粒徑均一的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球模板劑；(b)將硝酸鎳(或硝酸鈷)與硝酸鐵溶于乙二醇與甲醇的混合溶液作為前驅(qū)物溶液；(c)將一定量的PMMA微球模板浸入前驅(qū)物溶液中，浸潰一段時(shí)間，后抽濾，得到固體；(d)將干燥后得到的固體在空氣下煅燒以除去模板劑，最后得到具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的尖晶石型鐵氧體。本發(fā)明的有益效果:采用本技術(shù)路線來制備鐵氧體吸波材料，具有原料來源廣泛、反應(yīng)工藝簡單、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)鐵氧體吸波材料在高頻范圍內(nèi)吸收效果不佳的缺點(diǎn)。本發(fā)明中采用的模板劑PMMA微球合成簡便且粒徑可控。本發(fā)明合成出的鐵氧體是傳統(tǒng)的尖晶石晶型，且具有大孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的鐵氧體吸波材料呈三維有序排列，因而提高了對電磁波的吸收性能。


圖1是三維有序大孔鐵氧體 的X射線衍射2是三維有序大孔鐵氧體的掃描電鏡3是三維有序大孔鐵氧體的N2吸脫附等溫線圖4是三維有序大孔鐵氧體微波吸收圖
具體實(shí)施例方式硬模板法合成三維有序大孔鐵氧體的實(shí)施例:(I)將摩爾比為1: 2的硝酸鎳(或硝酸鈷)與硝酸鐵溶于IOmL乙二醇與甲醇的混合溶劑中，攪拌至均勻后得到前驅(qū)體溶液；(2)將2g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球模板劑加入前驅(qū)體溶液中浸潰若干小時(shí)；(3)浸潰完后，除去多余的溶液，將所得的固體常溫干燥24h ；將上述得到的固體在馬弗爐中煅燒以除去模板劑，具體步驟為:在空氣氣氛下由室溫升至550°C或600°C，保持幾個(gè)小時(shí)，待模板劑完全除去后，降至室溫，即可得到具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鐵氧體吸波材料。參見附圖1的XRD表征，在2 Θ = 30.31° ,35.42°，43.66。,53.8° ,57.51 ° ,63.15° 分別對應(yīng)于面心立方結(jié)構(gòu)的(220)，(311)，(400)，(422)，(511)和(440)晶面，完全符合鎳(或鈷)鐵尖晶石的結(jié)構(gòu)(JCPDS N0.10-325)。參見附圖2所示，采用硬模板法合成的鐵氧體具有很完整的三維有序大孔結(jié)構(gòu)，可以看到，大孔結(jié)構(gòu)的孔徑也非常均一，這與我們所選擇的模板劑的粒徑均一有關(guān)。我們的材料在煅燒除模板劑后，孔徑略有收縮。由附圖3可知，采用硬模板法合成的鐵氧體的氮?dú)馕摳降葴鼐€是典型的III型等溫線，具有H3型滯后環(huán)，等溫線在p/pO > 0.8之后有一段非常明顯的抬升，這說明我們的材料中有大孔的存在。具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鐵氧體吸波劑的孔壁由許多小顆粒堆積而成的，因而孔壁的厚度與孔徑的大小均可控，我們通過制備不同粒徑的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)模板劑或者選用不同的微球型模板劑，即可制備具有不同孔壁厚度和孔徑大小的鐵氧體吸波材料。由附圖4可知，具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鐵氧體吸波劑的吸收帶寬較窄，當(dāng)厚度為3.5mm時(shí)，本發(fā)明的材料的最大反射損耗值能達(dá)到小于-20dB。并且此鐵氧體吸波劑對于電磁波的吸收集中在高頻區(qū)域內(nèi)，吸收峰位于llGHz-18GHz之間。相比于其他鐵氧體型微波吸收材料，本發(fā)明具有窄頻高效的吸波特性。以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鐵氧體型微波吸收材料的制備方法，包括以下步驟:將硝酸鎳(或硝酸鈷)與硝酸鐵溶于乙二醇與甲醇混合溶劑中，形成前驅(qū)體溶液，后加入模板劑進(jìn)行浸潰，最后除去模板劑，即可得到鐵氧體吸波劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鐵氧體吸波材料，其特征是:采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球做模板劑，模板劑根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道合成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鎳鐵氧體吸波材料，其特征是:該鐵氧體吸波劑是鎳(或鈷)鐵尖晶石型，同時(shí)具有三維有序的大孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小均勻，有一定的比表面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鎳鐵氧體吸波材料，其特征是:該吸波材料對于電磁波的吸收集中在高頻區(qū)域內(nèi)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鐵氧體吸波劑的不足。當(dāng)厚度為3.5mm時(shí)，該吸波材料在高頻處有一極大的反射損耗值(<-20dB)，這意味著電磁波在此頻率內(nèi)有> 99 %的損耗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有三維有序大孔結(jié)構(gòu)鐵酸鹽系微波吸收材料的制備方法，包括以下步驟在乙二醇與甲醇的混合溶液中加入摩爾比為1∶2的硝酸鎳(或硝酸鈷)與硝酸鐵，帶溶解均勻后加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為硬模板，浸漬一段時(shí)間后，煅燒除去模板劑，得到了具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的鎳鐵氧體吸波材料。該材料結(jié)晶度與形貌控制良好，對于電磁波的吸收主要在高頻區(qū)域，且吸收效果較好。
文檔編號C04B35/622GK103193473SQ20131013816
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者金鈴, 王艷芹, 盧冠忠, 劉曉暉, 郭耘, 郭揚(yáng)龍, 王筠松, 張志剛, 龔學(xué)慶 申請人:華東理工大學(xué)