專利名稱：一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于微波吸收材料領域，特別涉及一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體。
背景技術：
近年來，微波吸收材料因其能夠有效降低電磁干擾，屏蔽電磁輻射，增強信息安全，凈化生存環(huán)境，受到世界各國科學家的高度重視；隨著現(xiàn)代高新技術的發(fā)展和電磁輻射污染的加劇，對微波吸收材料提出了更高要求，即應同時兼具“厚度薄、質量輕、頻帶寬、吸收強”的特點。微波吸收材料通常由吸收劑和粘結基質兩部分組成，是一種通過材料的各種不同損耗機制將入射電磁波轉化成熱能和其他能量形式達到吸收、衰減入射電磁波目的，而本身反射、散射和透射都很小的功能材料，因此，吸收劑的選擇對微波吸收材料的吸波性能至關重要；磁性吸收劑因具有吸收強，頻帶范圍寬等優(yōu)點，是目前研究和應用最廣的一類材料，但粉狀磁性吸收劑通常比重較大，超細或納米磁性金屬粉又存在抗氧化、耐酸堿能力差，以及涂覆過程中難以均勻分散形成均質涂層；而磁性纖維包括鐵纖維、鎳纖維、鈷纖維及其合金纖維，鐵氧體纖維等，它們的電磁參數(shù)具有顯著的各向異性，因而提供了不同于各向同性介質的損耗機制，而且重量輕，目前報道較多的是多晶鐵纖維，其中GAMMA公司和3M公司的研究處于領先地位，他們研制的吸波涂層在較寬的頻率范圍內具有很好的吸波性能，且重量可減輕40% 60% ;多晶鐵纖維吸波材料已用于法國國家戰(zhàn)略防御部隊的導彈和飛行器中；[US5085931，1992]報道:當采用直徑lOOnm，長度5飛μ m磁性鐵纖維，且體積分數(shù)為30%左右時，其磁導率和頻率特性較好，在7 18GHz頻段內，反射率接近-1OdB ;華中理工大學的趙振聲等[磁性材料及器件，2000，31 (19):18-20]在這方面也作了深入研究，從理論上研究了多晶鐵纖維吸收劑微波復磁導率和復介電常數(shù)的計算和長徑比對多晶鐵纖維吸收劑微波電磁參數(shù)的影響，以及多晶鐵纖維的表面改性；沈湘黔等報道了一種以BaFe12019/Nia5Zna5Fe204復合纖維為吸收劑，與石臘混合涂覆形成的單層吸波材料，最小反射損耗位于12.4GHz，約為-35.5dB,反射損耗小于_20dB的頻寬覆蓋了 80%的Z波段和59%的治/波段[J.Am.Ceram.Soc., 2012，1-8]。其次，吸波材料的結構是影響吸波性能的另一關鍵因素；與單層吸波材料相比，多層結構吸波材料可設計自由度大，面密度低，能夠大量吸收入射電磁波，已經(jīng)成為當今吸波材料的重要發(fā)展方向；[CN 200810240990.0]報道了一種面層采用羥基鐵粉、聚合物、玻璃纖維布，中間層為碳納米管、聚合物、玻璃纖維布，底層為羥基鐵粉、聚合物、玻璃纖維布的三層結構吸波材料，在2-18GHZ的頻率范圍內，反射率均低于_5dB，最小反射率可達-29.89dB M [CN200410009428.9]報道，將純度高于95%的Fe、N1、Co軟磁金屬粉末，或三者之間任何比例的合金粉末、導電聚合物、有機粘合劑三部分直接混合而成，然后再將混合成的吸波或屏蔽材料制成涂層、膜、布或板材，其單層厚度為2微米至30毫米，重復制作這種涂層、膜、布或板材，制成多層累加結構，其累加層數(shù)為I至100層；在材料厚度低于I毫米的情況下使2 18GHz頻段的吸波能力為-4 -16dB，或使30 1300MHz頻段的屏蔽能力高于50dB ;希臘亞里士多德大學的Oikonomou等[Journal of Magnetism andMagnetic Materials, 2007, 316:e827_e830]報道了一種面層采用羥基鐵粉，底層采用鋇鐵氧體的雙層吸波材料，在材料厚度低于2毫米時，其反射損耗小于_12dB的有效頻寬可達7GHz，覆蓋了整個G波段和90%的X波段；但這些報道所用的吸收劑主要為傳統(tǒng)的磁性羥基鐵粉、金屬粉、鐵氧體粉、碳納米管等材料；目前，尚未見到以多種磁性纖維為吸收劑的多層結構微波吸收體的報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對目前微波吸收材料現(xiàn)有技術的缺點，提供一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，具有厚度薄、質量輕、頻帶寬、吸收強的特點。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，該吸收體依照在金屬目標物表面涂覆順序設為底層、夾芯層和外層，其特征在于:底層由鐵氧體纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，夾芯層由高磁導率金屬纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，外層由鐵氧體纖維和粘結劑的混合物涂覆而成,總厚度f 5mm可調。底層所用鐵氧體纖維為BaFe12O19纖維、SrFe12O19纖維、Nia5Zna5Fe2O4纖維和其復合纖維 BaFe12O19 /SrFe12O19^ BaFe12O19 /Ni。.5Zn。.5Fe204、SrFe12O19/ Nia5Zna5Fe2O4 中的一種,直徑為I 10 ym,長度為I 9 mm，質量含量為40 80 %，其余為粘結劑；優(yōu)選長度:Γ5mm的SrFe12O19纖維，質量含量為67% ;該纖維采用中國專利[200710024985.1]所述技術制備。夾芯層金 屬纖維為Fe、Co、Ni及其合金纖維FeN1、FeCo、NiCo、FeCoNi中一種，直徑為I 10 μ m，長度為I 9 mm，質量分數(shù)為40 70 %，其余為粘結劑；優(yōu)選長度3 5 mm的金屬鐵纖維，質量含量為50%;該纖維采用中國專利[200510095065.X]所述技術制備。外層所用鐵氧體纖維為BaFe12O19纖維、SrFe12O19纖維、Nia5Zna5Fe2O4纖維和其復合纖維 BaFe12O19 /SrFe12O19^ BaFe12O19 /Ni。.5Zn。.5Fe204、SrFe12O19/ Nia5Zna5Fe2O4 中的一種,直徑為I 10 μ m，長度為I 9 mm，質量分數(shù)均為40 80 %，其余為粘結劑；優(yōu)選長度3 5 mm的Nia5Zna5Fe2O4纖維，質量含量為67% ;該纖維采用中國專利[200710024985.1]所述技術制備。粘結劑為石蠟、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚丙烯和聚醚酮中一種，優(yōu)選石蠟或環(huán)氧樹脂中一種。本發(fā)明實施效果:
本發(fā)明提供的以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體具有質量輕、厚度薄、頻帶寬、吸收強等特點，在厚度等于2mm時，有效頻帶從8.9 GHz到18 GHz，最小反射損耗可達-120 dB，反射損耗小于-10 dB的頻帶覆蓋了大部分Z波段和治/波段。


附圖1是實施例1底層所用SrFe12O19纖維的掃描電鏡照片和XRD圖譜；
附圖2是實施例1夾芯層所用金屬Fe纖維的掃描電鏡照片和XRD圖譜；附圖3是實施例1外層所用Nia5Zna5Fe2O4纖維的掃描電鏡照片和XRD圖譜；
附圖4是實施例1，2，3及對比例2所形成的微波吸收體的吸波曲線。
具體實施例方式一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其具體實施方式

為:
(1)將直徑為I 10μ m，長度為I 9 mm，質量分數(shù)為40 80 %的鐵氧體纖維與粘結劑混合均勻，涂覆在目標物表面，形成厚度為0.6"2mm的底層；
(2)將直徑為I 10μ m，長度為I 9 mm，質量分數(shù)為40 70 %的金屬纖維與粘結劑混合均勻，涂覆在鍶鐵氧體纖維涂層表面，形成厚度為0.2^1.6 mm的夾芯層；
(3)將直徑I 10μ m，長度f 9 mm,質量分數(shù)為40 80 %的鐵氧體纖維與粘結劑混合均勻，涂覆在鐵纖維涂層表面，形成0.2^1.4mm的外層；
(4)對所形成的三明治結構微波吸收體通過網(wǎng)絡矢量分析儀進行吸波性能檢測。通過以下實施例進一步說明:
實施例1
(1)將直徑2 4μ m，長度3 5 mm,質 量分數(shù)為67%的SrFe12O19纖維與石蠟混合均勻，涂覆在鋼板表面，形成厚度為1.6 mm的底層結構；
(2)將直徑2 4μ m，長度3 5 mm,質量分數(shù)為50%的金屬Fe纖維和石蠟混合均勻，涂覆在SrFe12O19纖維涂層表面，形成厚度為0.2 mm的夾芯層；
(3 )將直徑2 4 μ m，長度3 5 mm,質量分數(shù)67%的Nia 5Zn0.5Fe204纖維和石蠟混合均勻，涂覆在Fe纖維涂層表面，形成厚度為0.2 mm的外層結構；
(4)對所形成的三明治結構微波吸收體通過網(wǎng)絡矢量分析儀進行吸波性能檢測。圖1是底層所用SrFe12O19纖維的掃描電鏡照片和XRD圖譜；圖2是夾芯層所用金屬Fe纖維的掃描電鏡照片和XRD圖譜；圖3是是外層所用Nia5Zna5Fe2O4纖維的掃描電鏡照片和XRD圖譜；圖4是所形成的吸收體的吸波性能曲線。經(jīng)測試得到:樣品具有良好的電磁波吸收性能，最小反射損耗位于13.1GHz，約為-120 dB,反射損耗小于-10 dB的有效帶寬從8.9GHz增加到18GHz，覆蓋了 83%的Z波段和整個弋波段。實施例2
(1)將直徑I 3μ m，長度6 9 mm，質量分數(shù)為40%的SrFe12O19纖維和石蠟混合均勻，涂覆在鋼板表面，形成厚度為1.5 mm的底層結構；
(2)將直徑5 7μ m，長度6 9 mm，質量分數(shù)為40%的Co纖維和石蠟混合均勻，涂覆在SrFe12O19纖維涂層表面，形成厚度為0.3 mm的夾芯層；
(3)將直徑I 4μ m，長度5 9 mm，質量分數(shù)為80%的Ni。.5Zn0.5Fe204纖維和石蠟混合均勻，涂覆在Co纖維涂層表面，形成厚度為0.2 mm的外層結構；
(4)對所形成的三明治結構微波吸收體通過網(wǎng)絡矢量分析儀進行吸波性能檢測。經(jīng)測試得到:樣品具有較好的電磁波吸收性能，最小反射損耗位于14.3 GHz，約為-85 dB，反射損耗小于-10 dB的有效帶寬從8.2 GHz增加到18 GHz，覆蓋了部分Z波段和整個弋波段。實施例3 (1)將直徑4 10μ m，長度I 3 mm，質量分數(shù)為80%的Ni0.5Zn0.5Fe204/ SrFe12O19復合纖維和石蠟混合均勻，涂覆在銅板表面，形成厚度為1.8 _的底層結構；
(2)將直徑8 10μ m，長度3 5 mm，質量分數(shù)為70%的FeNi合金纖維和石蠟混合均勻，涂覆在Nia5Zna5Fe2O4/ SrFe12O19復合纖維涂層表面，形成厚度為0.5 mm的夾芯層；
(3)將直徑7 10μ m，長度I 3 _，質量分數(shù)為40%的Ni0.5Zn0.5Fe204/ SrFe12O19復合纖維和石蠟混合均勻，涂覆在FeNi合金纖維涂層表面，形成厚度為0.3 mm的外層結構；
(4)對所形成的三明治結構微波吸收體通過網(wǎng)絡矢量分析儀進行吸波性能檢測。經(jīng)測試得到:樣品具有較好的電磁波吸收性能，最小反射損耗位于16.3 GHz，約為-41.2 dB，反射損耗小于-10 dB的有效帶寬覆蓋了整個疋波段。為了驗證本發(fā)明的實施效果，采用下列對比例進一步說明，即將夾芯層磁性金屬纖維與外層和底層纖維更換。對比例I
(1)將直徑4 6μ m，長度3 5 mm，質量分數(shù)為50%的Fe纖維和石蠟混合均勻，涂覆在鋼板表面，形成厚度為0.9 mm的底層結構；
(2)將直徑3 5μ m，長度5 7 mm，質量分數(shù)為67%的Ni0.5Zn0.5Fe204體纖維和石蠟混合均勻，涂覆在Fe纖維涂層表面，形成厚度為1.1 _的夾芯層；
(3)將直徑4 6μ m，長度5 7 mm,質量分數(shù)為67%的SrFe12O19纖維和石蠟混合均勻，涂覆在Nia5Zna5Fe2O4纖維涂層表面，形成厚度為0.5 mm的外層結構；
(4)對所形成的三明治結構微波吸收體通過網(wǎng)絡矢量分析儀進行吸波性能檢測。經(jīng)測試得到:樣品最小反射損耗位于9.5 GHz，約為-30 dB,反射損耗小于_10 dB的有效帶寬僅覆蓋了部分X波段，其吸波性能明顯低于金屬鐵纖維作為夾芯層的樣品。對比例2
(1)將直徑6 8μ m，長度I 3 mm，質量分數(shù)為60%的Ni。.5Zn0.5Fe204纖維和石蠟混合均勻，涂覆在鋼板表面，形成厚度為0.4 mm的底層結構；
(2)將直徑6 8μ m，長度3 5 mm，質量分數(shù)為60%的SrFe12O19纖維和石蠟混合均勻，涂覆在Nia5Zna5Fe2O4纖維涂層表面，形成厚度為0.5 mm的夾芯層；
(3)將直徑6 8μ m，長度3 5 mm，質量分數(shù)50%的Fe纖維和石蠟混合均勻，涂覆在SrFe12O19纖維涂層表面,形成厚度為1.6 mm的外層結構；
(4)對所形成的三明治結構微波吸收體通過網(wǎng)絡矢量分析儀進行吸波性能檢測。經(jīng)測試得到:樣品的最小反射損耗約為-10 dB,與實施例1，2和3相比，該樣品吸波性能明顯低于以鐵氧體纖維涂層作為底層和外層，高磁導率金屬纖維為夾芯層的三明治結構微波吸收體樣品。
權利要求
1.一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:該吸收體依照在金屬目標物表面涂覆順序設為底層、夾芯層和外層，其特征在于:底層由鐵氧體纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，夾芯層由高磁導率金屬纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，外層由鐵氧體纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，總厚度f 5_可調。
2.如權利要求1所述的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:底層所用鐵氧體纖維為BaFe12O19纖維、SrFe12O19纖維、Nia5Zna5Fe2O4纖維、復合纖維BaFe12O19 /SrFe12O19^BaFe12O19 /Nia5Zna5Fe2OjPSrFe12O19/ Ni。.5Zn。.5Fe204 中的一種，直徑為I 10 μπι，長度為I 9 mm，質量含量為40 80 %，其余為粘結劑。
3.如權利要求2所述的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:底層所用鐵氧體纖維為長度3 5 mm的SrFe12O19纖維，質量含量為67%，其余為粘結劑。
4.如權利要求1所述的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:夾芯層金屬纖維為Fe、Co、Ni及其合金纖維FeN1、FeCo、NiCo、FeCoNi中的一種，直徑為I 10 μπι，長度為I 9 mm，質量分數(shù)為40 70 %，其余為粘結劑。
5.如權利要求4所述的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:夾芯層金屬纖維為長度3 5 mm的金屬鐵纖維，質量含量為50%，其余為粘結劑。
6.如權利要求1所述的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:外層所用鐵氧體纖維為BaFe12O19纖維、SrFe12O19纖維、Nia 5Z% 5Fe204纖維和其復合纖維BaFe12O19 /SrFe12O19^ BaFe12O19 /Ni。.5Zn。.5Fe204、SrFe12O19/ Nia5Zna5Fe2O4 中的一種，直徑為I 10 μπι，長度為I 9 mm，質量分數(shù)均為40 80 %，其余為粘結劑。
7.如權利要求6所述的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:外層所用鐵氧體纖維為長度3 5 mm的Nia5Zna5Fe2O4纖維，質量含量為67%，其余為粘結劑。
8.如權利要求1所述 的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:所述粘結劑為石蠟、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚丙烯和聚醚酮中一種。
9.如權利要求7所述的一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體，其特征在于:所述粘結劑為石蠟或環(huán)氧樹脂中一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于微波吸收材料領域，特別涉及一種以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體。該吸收體依照在金屬目標物表面涂覆順序設為底層、夾芯層和外層，其特征在于底層由鐵氧體纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，夾芯層由高磁導率金屬纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，外層由鐵氧體纖維和粘結劑的混合物涂覆而成，總厚度1~5mm可調。本發(fā)明提供的以磁性纖維為吸收劑的三明治結構微波吸收體具有質量輕、厚度薄、頻帶寬、吸收強等特點，在厚度等于2mm時，有效頻帶從8.9GHz到18GHz，最小反射損耗可達-120dB，反射損耗小于-10dB的頻帶覆蓋了大部分X波段和Ku波段。
文檔編號B32B9/04GK103208316SQ20121040808
公開日2013年7月17日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權日2012年10月24日
發(fā)明者沈湘黔, 楊新春, 宋福展, 景茂祥, 王舟, 董明東 申請人:江蘇大學