專利名稱：一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁波吸收材料，更特別地說，是涉及一種以微生物為模板的電 磁波吸收微粒的制備方法，屬于電磁吸收及防護(hù)材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著通信與探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，電磁波被廣泛的應(yīng)用，在給人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益 的同時(shí)，也產(chǎn)生了電磁輻射、電磁干擾、電磁泄漏等諸多問題，已被公認(rèn)為第四大污染。為 了解決電磁污染擾民問題，防止干擾與污染危害，滿足計(jì)算機(jī)房、指揮室、航空航天、兵器裝 備、導(dǎo)彈飛船、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、電報(bào)電話機(jī)房、無線電遙控與測(cè)量系統(tǒng)、地面站、精密儀器室 等國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防軍工部門對(duì)電磁防護(hù)的迫切需要，研究開發(fā)新型電磁防護(hù)材料、抗靜電 材料，設(shè)計(jì)新型電磁屏蔽室等實(shí)用產(chǎn)品已是非常必要。電磁波吸收材料可以借助加工方法達(dá)到微米/納米級(jí)構(gòu)形能力，實(shí)現(xiàn)更加豐富的 各向異性吸波顆粒形體，能夠達(dá)到更加合理、高效、低比重的顆粒空間分布結(jié)構(gòu)。電磁吸波涂層一般由基料和填料組成，基料指粘接劑，填料指電磁波吸收劑。基料 起分散吸收劑的作用，并使材料具有某種物化及使用環(huán)境性能；填料賦予涂層吸波功能。羰基鐵粉末具有良好的電磁、機(jī)械性能而被應(yīng)用廣泛，但由于它的比重較大，使其 在應(yīng)用上受到很多限制，因此制備新型輕質(zhì)羰基鐵復(fù)合材料一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。微生物具有規(guī)則、多樣的外形、獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、低密度等優(yōu)良性質(zhì)，而且來源廣泛、綠 色環(huán)保。如果對(duì)其進(jìn)行表面處理，使其負(fù)載上特定吸波材質(zhì)，它將在電磁波吸收領(lǐng)域具有很 大的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
1、目的本發(fā)明的目的是提供一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方 法，它是在微生物的表面沉積上羰基鐵層。該微生物電磁波吸收微粒保持了微生物原有的 形狀，利用了其特有的結(jié)構(gòu)和表面的羰基鐵材料，使得該電磁波吸收材料在IGHz 18GHz 頻段下具有的反射率大于-10dB，說明以微生物為模板的電磁波吸收微粒能夠作為電磁波 吸波功能材料。2、技術(shù)方案本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包 覆有羰基鐵層，采用液相五羰基鐵熱分解工藝來實(shí)現(xiàn)。該方法具體步驟如下步驟一對(duì)微生物的預(yù)處理用250目以上的篩網(wǎng)過濾從市場(chǎng)購(gòu)置的微生物混合液后，可以分離得到微生物。將獲得的微生物用去離子水清洗3次，并用篩網(wǎng)過濾收集。為更好的保持微生物 的形體，將所得的微生物在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4 6小時(shí)。隨 后，重復(fù)清洗、過濾3次，備用。步驟二脫水處理
將步驟一制得的微生物在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為50r/min 100r/min條件下脫水IOmin 15min，用250目以上的篩網(wǎng)過濾收集。然后將微生物分別 置于60 %、80 %、95 %、100 %乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；微生物與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g IOg的濕微生物；步驟三羰基鐵沉積(A)為了將五羰基鐵液體分解成羰基鐵和一氧化碳，需要組裝一種熱分解裝置，該 裝置由攪拌器1、排氣口 2、液體填充口 3、反應(yīng)容器4、加熱套5、溫控儀6、上端蓋7、進(jìn)氣口 8和反應(yīng)液9組成。它們之間的位置連結(jié)關(guān)系是在上端蓋7中心開孔后將攪拌器1的攪 拌槳插入其中；排氣口 2，進(jìn)氣口 8、液體填充口 3、溫控儀6的測(cè)溫電偶分別與端蓋上對(duì)稱 分布的四個(gè)孔相連并固定；反應(yīng)容器4與上端蓋7用密封管螺紋連接成密閉容器；反應(yīng)容 器4底部平放在加熱套5上，反應(yīng)液9放置在反應(yīng)容器4內(nèi)部。該攪拌器1是JJ-I機(jī)械 攪拌器；該排氣口 2是外徑為Φ8πιπι，內(nèi)徑為Φ6mm，長(zhǎng)40mm不銹鋼管；該液體填充口 3是 RG9600不銹鋼球閥；該反應(yīng)容器4是壁厚為3mm，內(nèi)徑為Φ 100mm，高度為200mm的不銹鋼圓 筒，端部外螺紋為G3. 1/211 ；該加熱套5是DZTW-IOOOml電熱套；該溫控儀6是ZNHW智能 溫控儀；該上端蓋7是壁厚為3mm、內(nèi)徑為Φ 106mm、深度為35mm、內(nèi)螺紋為G3. 1/211，斷面 中心開有Φ8πιπι的孔且中心孔周圍對(duì)稱分布四個(gè)Φ8πιπι的孔的不銹鋼蓋；該進(jìn)氣口 8是外 徑為Φ8πιπι，內(nèi)徑為Φ6πιπι，長(zhǎng)40mm不銹鋼管；該反應(yīng)液9是五羰基鐵、微生物乙醇混合物、 二甲基甲酰胺的混合物；將步驟二制得的微生物乙醇混合物放入反應(yīng)容器4中，將排氣口 2與真空泵 (SHZ-III)相連，將進(jìn)氣口 8與氮?dú)鈿庠聪噙B。隨后先用真空泵(SHZ-III)預(yù)抽真空，其真 空度小于-0. 04MPa,停止抽真空，打開氮?dú)鈿庠撮_關(guān)，緩慢充氮?dú)獾匠汉?，再關(guān)閉氮?dú)鈿?源。重復(fù)抽真空、通氮?dú)?次。打開液體填充口 3，迅速添加五羰基鐵液體到反應(yīng)容器4，關(guān) 閉液體填充口 3。用攪拌器I(JJ-I)以lOOr/min 150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌10 30min，使微生物能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應(yīng)容器4中添加二甲基甲酰胺，關(guān)閉液體填充口 3。在熱分解過程中會(huì)產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，為了吸收該一氧化碳?xì)怏w需要使用一種尾氣吸收 裝置，見圖2所示，該尾氣吸收裝置是由容器12、排氣管11和高錳酸鉀溶液10構(gòu)成。高錳 酸鉀溶液10放置在容器12內(nèi)，排氣管11浸沒在高錳酸鉀溶液10里。該容器12是IOOOml 的玻璃燒杯；該排氣管11是內(nèi)徑Φ8πιπι的橡膠管；該高錳酸鉀溶液10是20%濃度的高錳 酸鉀溶液。將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至110°C保 持恒定 4h，期間以lOOr/min 150r/min的速度連續(xù)機(jī)械攪拌。隨后調(diào)整加熱套5， 將混合液在150r/min 180r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h 5h后， 觀察無氣泡冒出時(shí)，熱分解反應(yīng)結(jié)束。打開氮?dú)鈿庠撮_始向反應(yīng)容器4連續(xù)通氮?dú)?，待反?yīng) 液9溫度回到室溫后，停止通氮?dú)?。用磁鐵磁選分離所得的生物型鐵微粒。熱分解包覆結(jié) 束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使微生物表面金屬化；微生物乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體細(xì)1 10ml、微生物乙醇混合物Ig 5g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的生物型鐵微粒在真空度-0. 05MPa -0. IMPaUlO 150°C下干燥2h 4h，隨后轉(zhuǎn)移到氮?dú)夥諊Ｗo(hù)馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理Ih 2h，隨爐冷 卻，得到以微生物為模板的電磁波吸收微粒材料。3、優(yōu)點(diǎn)及功效本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法的優(yōu)點(diǎn) 在于1、金屬微粒以微生物為模板，取材方便，所制備出的微粒形狀規(guī)則。2、采用五羰基鐵熱分解的方法在微生物表面包覆上一薄層羰基鐵，所得到的羰基 鐵微粒形狀規(guī)則、成份穩(wěn)定。不僅大大降低了羰基鐵材料的比重，而且可對(duì)其的電磁特性進(jìn) 行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)所需功能，可用于屏蔽電磁輻射、吸波材料、磁性材料等多種功能。3、采用的在微生物模板表面直接熱分解約束成形技術(shù)，減少了加工工序，使制備 方法更為簡(jiǎn)單。4、本發(fā)明制得的生物型電磁波吸收材料在IGHz 18GHz頻段下具有的反射率大 于-IOdB0


圖1是熱分解裝置示意圖。圖2是尾氣吸收裝置示意圖。圖3是制備的以螺旋藻為模板的羰基鐵金屬微粒SEM照片圖4是用螺旋藻為模板制備的羰基鐵金屬微粒制作的電磁吸波材料的反射率測(cè) 試曲線。圖5是本發(fā)明流程框中符號(hào)說明如下1攪拌器；2排氣口 ；3液體填充口 ；4反應(yīng)容器；5加熱套；6溫控儀；7上端蓋；8進(jìn)氣口 ；9反應(yīng)液；10高錳酸鉀溶液；11排氣管；12容器。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明電磁波吸收微粒材料的粒徑為5 μ m 300 μ m，羰基鐵鐵金屬層厚度為 50nm 2 μ m0本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包 覆有羰基鐵層。該方法具體步驟如下步驟一對(duì)微生物的預(yù)處理用250目以上的篩網(wǎng)過濾從市場(chǎng)購(gòu)置的微生物混合液后可以分離得到微生物。將獲得的微生物用去離子水清洗3次，并用篩網(wǎng)過濾收集。為更好的保持微生物 的形體，將所得的微生物在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4 6小時(shí)。隨 后，重復(fù)清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的微生物在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為50r/min 100r/min條件下脫水IOmin 15min，用250目的篩網(wǎng)過濾收集。然后將微生物分別置于 60%,80%,95%,100%乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；
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微生物與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g IOg的濕微生物；步驟三羰基鐵沉積(A)為了將五羰基鐵液體分解成羰基鐵和一氧化碳，需要組裝一種熱分解裝置，見 圖1，該裝置由攪拌器1、排氣口 2、液體填充口 3、反應(yīng)容器4、加熱套5、溫控儀6、上端蓋7、 進(jìn)氣口 8和反應(yīng)液9組成。它們之間的位置連結(jié)關(guān)系是在上端蓋7中心開孔后將攪拌器 1的攪拌槳插入其中；排氣口 2，進(jìn)氣口 8、液體填充口 3、溫控儀6的測(cè)溫電偶分別與端蓋上 對(duì)稱分布的四個(gè)孔用焊接相連的方式實(shí)現(xiàn)固定；反應(yīng)容器4與上端蓋7用密封管螺紋連接 成密閉容器；反應(yīng)容器4底部平放在加熱套5上。該攪拌器1是JJ-I機(jī)械攪拌器；該排氣口 2是外徑為Φ8πιπι，內(nèi)徑為Φ6πιπι，長(zhǎng) 40mm不銹鋼管；該液體填充口 3是RG9600不銹鋼球閥；該反應(yīng)容器4是壁厚為3mm，內(nèi)徑為 Φ 100mm,高度為200mm的不銹鋼圓筒，端部外螺紋為G3. 1/211 ；該加熱套5是DZTW-IOOOml 電熱套；該溫控儀6是ZNHW智能溫控儀；該上端蓋7是壁厚為3mm，內(nèi)徑為Φ 106mm，深度為 35mm,內(nèi)螺紋為G3. 1/211，斷面中心開有Φ8πιπι的孔，中心孔周圍對(duì)稱分布四個(gè)Φ8πιπι的孔 的不銹鋼蓋；該進(jìn)氣口 8是外徑為Φ8mm，內(nèi)徑為Φ6mm，長(zhǎng)40mm不銹鋼管；該反應(yīng)液9是五 羰基鐵、螺旋藻乙醇混合物、二甲基甲酰胺的混合物；將步驟二制得的微生物乙醇混合物放入反應(yīng)容器4中，將排氣口 2與型號(hào)為 SHZ-III的真空泵相連，將進(jìn)氣口 8與氮?dú)鈿庠聪噙B。隨后先用SHZ-III真空泵對(duì)反應(yīng)容器 4預(yù)抽真空，其真空度小于-0. 04MPa，停止抽真空；打開氮?dú)鈿庠撮_關(guān)，緩慢充氮?dú)獾匠海?關(guān)閉氮?dú)鈿庠础Ｖ貜?fù)抽真空、通氮?dú)?次。打開液體填充口 3，迅速添加五羰基鐵液體到反 應(yīng)容器4，關(guān)閉液體填充口 3。用型號(hào)為JJ-I的攪拌器1以lOOr/min 150r/min的攪拌 速度連續(xù)攪拌10 30min，使微生物能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應(yīng)容器4中添加二甲基甲酰胺，關(guān)閉液體填充口 3。在熱分解過程中會(huì)產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，為了吸收該一氧化碳?xì)怏w需要使用一種尾氣吸收 裝置，見圖2所示，該尾氣吸收裝置是由容器12、排氣管11和高錳酸鉀溶液10構(gòu)成。高錳 酸鉀溶液10放置在容器12內(nèi)，排氣管11浸沒在高錳酸鉀溶液10里。該容器12是IOOOml 的玻璃燒杯；該排氣管11是內(nèi)徑Φ8πιπι的橡膠管；該高錳酸鉀溶液10是20%濃度的高錳 酸鉀溶液。將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至110°C保 持恒定 4h，期間以lOOr/min 150r/min的速度連續(xù)機(jī)械攪拌。隨后調(diào)整加熱套5的 溫度，將混合液在150r/min 180r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h 5h后，觀察無氣泡冒出時(shí)，熱分解反應(yīng)結(jié)束。打開氮?dú)鈿庠撮_始向反應(yīng)容器4連續(xù)通氮?dú)猓?待反應(yīng)液9溫度回到室溫后，停止通氮?dú)?。用磁鐵磁選分離所得的生物型鐵微粒。熱分解 包覆結(jié)束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使微生物表面金屬化；微生物乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體細(xì)1 10ml、微生物乙醇混合物Ig 5g ；在步驟三的制備過程中，其熱分解裝置如圖1所示。進(jìn)氣口 8始終與氮?dú)鈿庠聪?連，排氣口 2在㈧過程中與SHZ-III真空泵相連，用于抽真空。排氣口 2在⑶過程中與 排氣管11相連并接入高錳酸鉀溶液10中，用于吸收尾氣。整個(gè)反應(yīng)用加熱套5和溫控儀 6配合實(shí)現(xiàn)溫度的控制。用JJ-I攪拌器1實(shí)現(xiàn)反應(yīng)液9的連續(xù)機(jī)械攪拌、分散。步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒
將步驟三制得的生物型鐵微粒在真空度-0. 05MPa -0. IMPaUlO 150°C下干燥 2h 4h，隨后轉(zhuǎn)移到氮?dú)夥諊Ｗo(hù)馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理Ih 2h，隨爐冷 卻，制得以微生物為模板的電磁波吸收微粒材料。實(shí)施例1 制備以螺旋藻為模板的羰基鐵金屬微粒。用250目的篩網(wǎng)過濾從市場(chǎng)購(gòu)置的螺旋藻混合液后可以分離得到螺旋藻，其螺旋 寬26 μ m 36 μ m，螺距43 μ m 57 μ m。細(xì)胞近方形，寬5 μ m 8 μ m，長(zhǎng)比寬略小，約為 4 μ m 5 μ m。將獲得的螺旋藻用去離子水清洗3次，并用篩網(wǎng)過濾收集。為更好的保持螺旋藻 的形體，將所得的螺旋藻在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4h。隨后，重復(fù) 清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的螺旋藻在30 35°C的30 %乙醇溶液、攪拌速度為50r/min條件 下脫水15min，用250目的篩網(wǎng)過濾收集。然后將螺旋藻分別置于60^^80^^95^^100% 乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；螺旋藻與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g的濕藻；步驟三羰基鐵沉積(A)按圖1組裝熱分解裝置。將步驟二制得的螺旋藻乙醇混合物放入反應(yīng)容器4 中，將排氣口 2與SHZ-III真空泵相連，將進(jìn)氣口 8與氮?dú)鈿庠聪噙B。隨后先用SHZ-III真 空泵預(yù)抽真空-0. 05MPa,停止抽真空，打開氮?dú)鈿庠撮_關(guān)，緩慢充氮?dú)獾匠海P(guān)閉氮?dú)鈿?源。重復(fù)抽真空、通氮?dú)?次。打開液體填充口 3，迅速添加細(xì)1五羰基鐵液體到反應(yīng)容器 4，關(guān)閉液體填充口 3。用JJ-I攪拌器1以150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌30min，使螺旋藻 能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應(yīng)容器4中添加二甲基甲酰胺100ml，關(guān)閉液體 填充口 3。用尾氣吸收裝置(見圖2)，將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。 用加熱套5加熱至110°C保持恒定2h，期間以lOOr/min的速度連續(xù)機(jī)械攪拌。隨后調(diào)整加 熱套5，將混合液在150r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h后，觀察無氣泡 冒出時(shí)，熱分解反應(yīng)結(jié)束。打開氮?dú)鈿庠撮_始向容器連續(xù)通氮?dú)?，待反?yīng)液9溫度回到室溫 后，停止通氮?dú)?。用磁鐵磁選分離所得的螺旋形鐵微粒。熱分解包覆結(jié)束后將在顆粒表面 生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使螺旋藻表面金屬化；螺旋藻乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體細(xì)1、螺旋藻乙醇混合物2g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的螺旋形鐵微粒在真空度-0. IMPaUlO下干燥2h，隨后轉(zhuǎn)移到氮?dú)?氛圍保護(hù)馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理池，隨爐冷卻，制得以螺旋藻為模板的電磁 波吸收微粒材料。圖3是制備的以螺旋藻為模板的電磁波吸收微粒SEM照片，說明確有羰 基鐵在螺旋藻表面沉積。圖4是將實(shí)施例1制得的電磁波吸收微粒材料與電磁吸波涂層基料樹脂混合，并 涂覆在IScmX 18cm的鋁板上，涂覆厚度為2mm，用弓形框法測(cè)得在1 18GHz頻段內(nèi)的反射 率曲線，最好的反射率為-15dB。
在本實(shí)施例中，IL的電磁吸波涂層基料樹脂中含有300ml的十二烯基丁二酸酐、 250ml的甲基納迪克酸酐、IOml的2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚和余量的縮水甘油醚。實(shí)施例2 制備小球藻為模板的羰基鐵金屬微粒。步驟一對(duì)小球藻的預(yù)處理用2000目的篩網(wǎng)過濾從市場(chǎng)購(gòu)置的小球藻混合液后可以分離得到小球藻，其直 徑 5 μ m 10 μ m0將獲得的小球藻用去離子水清洗3次，并用篩網(wǎng)過濾收集。為更好的保持小球藻 的形體，將所得的小球藻在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4h。隨后，重復(fù) 清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的小球藻在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為80r/min條件 下脫水15min，用2000目的篩網(wǎng)過濾收集。然后將小球藻分別置于60%、80%、95%、100% 乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；小球藻與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入6g的濕藻；步驟三羰基鐵沉積(A)按圖1組裝熱分解裝置。將步驟二制得的小球藻乙醇混合物放入反應(yīng)容器4 中，將排氣口 2與SHZ-III真空泵相連，將進(jìn)氣口 8與氮?dú)鈿庠聪噙B。隨后先用SHZ-III真 空泵預(yù)抽真空-0. 05MPa,停止抽真空，打開氮?dú)鈿庠撮_關(guān)，緩慢充氮?dú)獾匠?，關(guān)閉氮?dú)鈿?源。重復(fù)抽真空、通氮?dú)?次。打開液體填充口 3，迅速添加細(xì)1五羰基鐵液體到反應(yīng)容器 4，關(guān)閉液體填充口 3。用JJ-I攪拌器1以150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌30min，使小球藻 能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應(yīng)容器4中添加二甲基甲酰胺100ml，關(guān)閉液體 填充口 3。見圖2，將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至 110°C保持恒定池，期間以lOOr/min的速度連續(xù)機(jī)械攪拌。隨后調(diào)整加熱套5，將混合液在 150r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h后，觀察無氣泡冒出時(shí)，熱分解反應(yīng) 結(jié)束。打開氮?dú)鈿庠撮_始向容器連續(xù)通氮?dú)?，待反?yīng)液9溫度回到室溫后，停止通氮?dú)?。?磁鐵磁選分離所得的球形鐵微粒。熱分解包覆結(jié)束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基 鐵包覆層，使小球藻表面金屬化；小球藻乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體6ml、小球藻乙醇混合物4g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的球形鐵微粒在真空度-0. IMPaUlO下干燥4h，隨后轉(zhuǎn)移到氮?dú)夥?圍保護(hù)馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理》1，隨爐冷卻，制得以小球藻為模板的電磁波 吸收微粒材料。將實(shí)施例2制得的電磁波吸收微粒材料與電磁吸波涂層基料樹脂混合，并涂覆在 IScmX 18cm的鋁板上，涂覆厚度為2mm，用弓形框法測(cè)得在1 18GHz頻段內(nèi)的最好反射率 為-IOdB0在本實(shí)施例中，IL的電磁吸波涂層基料樹脂中含有300ml的十二烯基丁二酸酐、 250ml的甲基納迪克酸酐、IOml的2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚和余量的縮水甘油醚。
實(shí)施例3 制備以小環(huán)藻為模板的羰基鐵金屬微粒。步驟一對(duì)小環(huán)藻的預(yù)處理用2000目的篩網(wǎng)過濾從市場(chǎng)購(gòu)置的小環(huán)藻混合液后可以分離得到小環(huán)藻，其直 @ 10 μ m ~ 30 μ m, 1 μ m-3 μ m。將獲得的小環(huán)藻用去離子水清洗3次，并用篩網(wǎng)過濾收集。為更好的保持小環(huán)藻 的形體，將所得的小環(huán)藻在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定他。隨后，重復(fù) 清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的小環(huán)藻在30 35°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為lOOr/min條件 下脫水15min，用2000目的篩網(wǎng)過濾收集。然后將小環(huán)藻分別置于60%、80%、95%、100% 乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；小環(huán)藻與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入6g的濕藻；步驟三羰基鐵沉積(A)按圖1組裝熱分解裝置。將步驟二制得的小環(huán)藻乙醇混合物放入反應(yīng)容器4 中，將排氣口 2與真空泵(SHZ-III)相連，將進(jìn)氣口 8與氮?dú)鈿庠聪噙B。隨后先用SHZ-III 真空泵預(yù)抽真空-0. 05MPa,停止抽真空，打開氮?dú)鈿庠撮_關(guān)，緩慢充氮?dú)獾匠?，關(guān)閉氮?dú)?氣源。重復(fù)抽真空、通氮?dú)?次。打開液體填充口 3，迅速添加細(xì)1五羰基鐵液體到反應(yīng)容 器4，關(guān)閉液體填充口 3。用I(JJ-I)以150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌30min，使小環(huán)藻能 充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應(yīng)容器4中添加二甲基甲酰胺100ml，關(guān)閉液體 填充口 3。見圖2，將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至 110°C保持恒定2h，期間以lOOr/min的速度連續(xù)機(jī)械攪拌。隨后調(diào)整加熱套5，將混合液在 150r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h后，觀察無氣泡冒出時(shí)，熱分解反應(yīng) 結(jié)束。打開氮?dú)鈿庠撮_始向容器連續(xù)通氮?dú)猓磻?yīng)液9溫度回到室溫后，停止通氮?dú)狻Ｓ?磁鐵磁選分離所得的片形鐵微粒。熱分解包覆結(jié)束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基 鐵包覆層，使小環(huán)藻表面金屬化；小環(huán)藻乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體8ml、小環(huán)藻乙醇混合物4g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的小環(huán)形鐵微粒在真空度-0. IMPaUlO下干燥4h，隨后轉(zhuǎn)移到氮?dú)?氛圍保護(hù)馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理lh，隨爐冷卻，制得以小環(huán)藻為模板的電磁 波吸收微粒材料。將實(shí)施例3制得的電磁波吸收微粒材料與電磁吸波涂層基料樹脂混合，并涂覆在 IScmX 18cm的鋁板上，涂覆厚度為2mm，用弓形框法測(cè)得在1 18GHz頻段內(nèi)的最好反射率 為-12dB。在本實(shí)施例中，IL的電磁吸波涂層基料樹脂中含有300ml的十二烯基丁二酸酐、 250ml的甲基納迪克酸酐、IOml的2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚和余量的縮水甘油醚。經(jīng)本發(fā)明制備方法制成的磁性微粒，尺寸小，形狀多樣，可以為球狀、片狀、螺旋 狀，在保持羰基鐵本身的電磁性能的同時(shí)又使比重大大降低比重。可作為微小零件、或構(gòu)造
10電磁波、微波屏蔽材料，廣泛應(yīng)用于微細(xì)加工、航空、航天、電子等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1. 一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包覆有羰基 鐵層，采用液相五羰基鐵熱分解工藝來實(shí)現(xiàn)，該方法具體步驟如下步驟一對(duì)微生物的預(yù)處理用250目以上的篩網(wǎng)過濾從市場(chǎng)購(gòu)置的微生物混合液后，可以分離得到微生物；將獲得的微生物用去離子水清洗3次，并用篩網(wǎng)過濾收集；為更好的保持微生物的形 體，將所得的微生物在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4 6小時(shí)，隨后，重 復(fù)清洗、過濾3次，備用；步驟二 脫水處理將步驟一制得的微生物在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為50r/min IOOr/ min條件下脫水IOmin 15min，用250目以上的篩網(wǎng)過濾收集，然后將微生物分別置于 60%,80%,95%,100%乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；微生物與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g IOg的濕微生物；步驟三羰基鐵沉積(A)為了將五羰基鐵液體分解成羰基鐵和一氧化碳，需要組裝一種熱分解裝置，該裝置 由攪拌器(1)、排氣口 (2)、液體填充口 (3)、反應(yīng)容器(4)、加熱套(5)、溫控儀(6)、上端蓋 (7)、進(jìn)氣口⑶和反應(yīng)液(9)組成；在上端蓋(7)中心開孔后將攪拌器⑴的攪拌槳插入 其中；排氣口 0)，進(jìn)氣口(8)、液體填充口(3)、溫控儀(6)的測(cè)溫電偶分別與端蓋上對(duì)稱 分布的四個(gè)孔相連并固定；反應(yīng)容器(4)與上端蓋(7)用密封管螺紋連接成密閉容器；反 應(yīng)容器(4)底部平放在加熱套( 上，反應(yīng)液(9)放置在反應(yīng)容器內(nèi)部；該攪拌器(1) 是JJ-I機(jī)械攪拌器；該排氣口(2)是外徑為Φ8πιπι，內(nèi)徑為Φ6πιπι，長(zhǎng)40mm不銹鋼管；該液 體填充口( 是RG9600不銹鋼球閥；該反應(yīng)容器(4)是壁厚為3mm，內(nèi)徑為Φ 100mm，高度 為200mm的不銹鋼圓筒，端部外螺紋為G3. 1/211 ；該加熱套(5)是DZTW-IOOOml電熱套；該 溫控儀(6)是ZNHW智能溫控儀；該上端蓋(7)是壁厚為3mm、內(nèi)徑為Φ 106mm、深度為35mm、 內(nèi)螺紋為G3. 1/211，斷面中心開有Φ8πιπι的孔且中心孔周圍對(duì)稱分布四個(gè)Φ8πιπι的孔的不 銹鋼蓋；該進(jìn)氣口⑶是外徑為Φ8πιπι，內(nèi)徑為Φ6mm，長(zhǎng)40mm不銹鋼管；該反應(yīng)液(9)是五 羰基鐵、微生物乙醇混合物、二甲基甲酰胺的混合物；將步驟二制得的微生物乙醇混合物放入反應(yīng)容器中，將排氣口( 與SHZ-III真 空泵相連，將進(jìn)氣口(8)與氮?dú)鈿庠聪噙B；隨后先用SHZ-III真空泵預(yù)抽真空，其真空度小 于-0. 04MPa,停止抽真空，打開氮?dú)鈿庠撮_關(guān)，緩慢充氮?dú)獾匠汉螅訇P(guān)閉氮?dú)鈿庠?；?復(fù)抽真空、通氮?dú)?次；打開液體填充口(3)，迅速添加五羰基鐵液體到反應(yīng)容器，關(guān) 閉液體填充口( ；用JJ-I攪拌器1以lOOr/min 150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌10 30min，使微生物能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口(3)，迅速向反應(yīng)容器(4)中添加二甲基甲酰胺，關(guān)閉液體填充口 (3)；在熱分解過程中會(huì)產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，為了吸收該一氧化碳?xì)怏w需要使用一種尾氣吸 收裝置，該尾氣吸收裝置是由容器(12)、排氣管(11)和高錳酸鉀溶液(10)構(gòu)成；高錳酸鉀 溶液(10)放置在容器(12)內(nèi)，排氣管(11)浸沒在高錳酸鉀溶液(10)里；該容器(12)是 IOOOml的玻璃燒杯；該排氣管(11)是內(nèi)徑Φ8πιπι的橡膠管；該高錳酸鉀溶液(10)是20% 濃度的高錳酸鉀溶液；將排氣口( 接排氣管(11)，通到高錳酸鉀溶液(10)中；用加熱套 (5)加熱至110°C保持恒定池 4h，期間以lOOr/min 150r/min的速度連續(xù)機(jī)械攪拌，隨后調(diào)整加熱套(5)，將混合液在150r/min 180r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C， 保持恒溫4h 證后，觀察無氣泡冒出時(shí)，熱分解反應(yīng)結(jié)束；打開氮?dú)鈿庠撮_始向反應(yīng)容器 (4)連續(xù)通氮?dú)猓磻?yīng)液(9)溫度回到室溫后，停止通氮?dú)?；用磁鐵磁選分離所得的生物 型鐵微粒；熱分解包覆結(jié)束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使微生物表 面金屬化；微生物乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲酰胺 液體中加入五羰基鐵液體細(xì)1 10ml、微生物乙醇混合物Ig 5g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的生物型鐵微粒在真空度-0. 05MPa -0. IMPaUlO 150°C下干燥 2h 4h，隨后轉(zhuǎn)移到氮?dú)夥諊Ｗo(hù)TM0917馬弗爐中700°C連續(xù)熱處理Ih 2h，隨爐冷卻， 得到以微生物為模板的電磁波吸收微粒材料。
全文摘要
本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包覆有羰基鐵層，采用液相五羰基鐵熱分解工藝來實(shí)現(xiàn)。該方法有四大步驟步驟一對(duì)所選定的微生物模板進(jìn)行預(yù)處理；步驟二脫水處理；步驟三羰基鐵沉積；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒。本發(fā)明取材方便，工序簡(jiǎn)約。制備得到的微生物電磁波吸收微粒保持了微生物原有的形狀，利用了其特有的結(jié)構(gòu)和表面的羰基鐵材料，使得該電磁波吸收材料在1GHz～18GHz頻段下具有的反射率大于-10dB。它在電磁吸收及防護(hù)材料技術(shù)領(lǐng)域里具有較好的實(shí)用價(jià)值和廣闊地應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01G49/16GK102070201SQ20101054385
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者張德遠(yuǎn), 張文強(qiáng), 蔡軍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)