专利名称：复合吸波材料及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吸波材料及其制备工艺，尤其涉及一种复合吸波材料及其制备工艺。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射所产生的环境污染已经成为新的社会公害。电磁辐射对生活环境和工作环境的影响很大，电磁环境污染已经引起诸多不良影响，对电磁波污染治理的要求将成为环保的重要指标之一。在电磁辐射所覆盖的范围内(公共建筑、公共场所、居民生活居住区等)，从建筑物本身采取措施(使电磁波吸收)，即采用新型环保吸波材料，可衰减各种电器产生的电磁波强度，有效避免电磁波辐射对居民健康的危害。因此新型环保吸波材料有着广泛的应用前景和市场。
吸波材料的损耗介质分为电损耗型和磁损耗型两大类。前者如导电石墨、金属短纤维、钛酸钡和导电高聚物等，其主要特点是具有较高的电损耗正切，依靠介质的电子极化或界面极化衰减吸收电磁波；后者包括铁氧体等，具有较高的磁损耗正切角，依靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁极化机制衰减、吸收电磁波。
目前广泛使用的吸波材料是铁氧体。铁氧体材料具有较好的频率特性，其相对磁导率较大，且相对介电常数较小，适合制作匹配层，在低频拓宽频带方面具有良好的应用前景。主要缺点是密度较大、温度稳定性较差。因此研究出一种对电磁波的吸收频率范围宽、电、磁损耗角正切数值较大的复合吸波材料是吸波材料的研究方向。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种对电磁波的吸收频率范围较宽且电、磁损耗角正切数值较大的复合吸波材料；本发明的另一目的在于提供这种吸波材料的制备工艺。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的一种复合吸波材料，是在多孔玻璃相微粒表面包覆钡铁氧体薄膜，所述多孔玻璃相和钡铁氧体质量比为0.1～10∶1。
所述多孔玻璃相的主要化学组成为SiO2、Al2O3、CaO、MaO。
这种复合吸波材料的制备工艺如下A、制备柠檬酸盐水溶液，将Fe3+、Ba2络合于具有多官能团的柠檬酸分子上；B、在制得的溶液中加入多孔玻璃相微粒，滴入氨水调节PH值，溶液置于水浴中搅拌至胶体状，将所制备的溶胶采用真空干燥、低温干燥或加热干燥，得到干燥凝胶。
C、将所得凝胶置于马弗炉内加热，在高温下Fe3+、Ba2与O2发生固相反应，在多孔玻璃相微粒表面生成钡铁氧体(BaO·6Fe2O3)薄膜。
所述A步骤中三种化合物的质量比为Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶柠檬酸＝1∶1～20∶1～30所述C步骤中凝胶在马弗炉内加热时的升温速率为30～150℃/h，升温至600～1300℃时，保温1～5h。
本专利采用柠檬酸盐溶胶—凝胶法在多孔玻璃相微粒表面制备钡铁氧体层。多孔玻璃相的化学组成主要为SiO2、Al2O3、CaO、MaO。钡铁氧体包裹玻璃相后，由于多孔的空心玻璃球体表面沉积、涂覆铁氧体薄膜后形成多孔、曲折吸波面，使得电磁波在介质传播过程中形成了多次反射、折射，在此过程中钡铁氧体得以充分吸收电磁能量，加大电磁波的衰减，使多孔玻璃体表面沉积钡铁氧体复合吸波材料的吸波性能较单一的钡铁氧体具有更好的吸波性能。当多孔玻璃相表面沉积钡铁氧体薄层后，复合材料对电磁波的吸收频率范围较钡铁氧体宽化，电、磁损耗角正切数值较大，可对相应频率的电磁波产生有效的吸收。
图1A为烧结钡铁氧体磁损耗角正切与频率的关系曲线图。
图1B为烧结钡铁氧体电损耗角正切与频率的关系曲线图。
图2A为本发明BEG磁损耗角正切与频率的关系曲线图。
图2B为本发明BEG电损耗角正切与频率的关系曲线图。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步说明本发明是如何实现的实施例1采用柠檬酸络合硝酸铁、硝酸钡制得前驱体。化学计量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶柠檬酸＝1∶12∶19。制备溶液，在溶液中加入多孔玻璃相。多孔玻璃相和铁氧体理论产物质量比为1∶1。滴入氨水调节至PH值为7。溶液置于90℃水浴中搅拌4～5h，至液体为粘稠的胶体状。所制备溶胶置于120℃烘箱4h，得到干燥凝胶。将所得凝胶置于马弗炉内加热，升温速率60℃/h，升温至850℃时，保温1h。
实施例2采用柠檬酸络合硝酸铁、硝酸钡制得前驱体。化学计量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶柠檬酸＝1∶12∶13。制备溶液，在溶液中加入多孔玻璃相。多孔玻璃相和铁氧体理论产物质量比为3∶1。滴入氨水调节至PH值为7。溶液置于90℃水浴中搅拌4～5h，至液体为粘稠的胶体状。所制备溶胶置于120℃烘箱4h，得到干燥凝胶。将所得凝胶置于马弗炉内加热，升温速率80℃/h，升温至950℃时，保温1h。
实施例3采用柠檬酸络合硝酸铁、硝酸钡制得前驱体。化学计量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶柠檬酸＝＝1∶12∶15。制备溶液，在溶液中加入多孔玻璃相。多孔玻璃相和铁氧体理论产物质量比为5∶1。滴入氨水调节至PH值为7。溶液置于90℃水浴中搅拌4～5h，至液体为粘稠的胶体状。所制备溶胶置于120℃烘箱4h，得到干燥凝胶。将所得凝胶置于马弗炉内加热，升温速率30℃/h，升温至650℃时，保温5h。
实施例4采用柠檬酸络合硝酸铁、硝酸钡制得前驱体。化学计量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶柠檬酸＝1∶12∶25。制备溶液，在溶液中加入多孔玻璃相。多孔玻璃相和铁氧体理论产物质量比为5∶1。滴入氨水调节至PH值为7。溶液置于90℃水浴中搅拌4～5h，至液体为粘稠的胶体状。所制备溶胶置于120℃烘箱4h，得到干燥凝胶。将所得凝胶置于马弗炉内加热，升温速率140℃/h，升温至1200℃时，保温3h。
钡铁氧体材料具有较好的频率特性，是广泛使用的吸波材料，其相对磁导率较大，且相对介电常数较小，适合制作匹配层，在低频拓宽频带方面具有良好的应用前景。主要缺点是密度较大、温度稳定性较差。多孔玻璃相为球形颗粒，粒度为几十微米，内部多孔或空心。当多孔玻璃相表面沉积钡铁氧体薄层后，复合材料BEG(多孔玻璃体表面沉积钡铁氧体)对电磁波的吸收频率范围较钡铁氧体宽化，电、磁损耗角正切数值较大，可对相应频率的电磁波产生有效的吸收。
与图1普通烧结钡铁氧体比较，图2多孔玻璃体表面沉积钡铁氧体(BEG)试验数据表明BEG在实验范围内有更多损耗正切峰值，且数值大于钡铁氧体，当频率为4755MHZ时，磁损耗角正切值出现极大值。对电磁波产生强烈吸收。已知损耗角正切越大，材料对电磁波的损耗程度越强，因此BEG对电磁波的吸收作用更强，吸波频段宽化。
权利要求
1.一种复合吸波材料，其特征在于在多孔玻璃相微粒表面包有钡铁氧体薄膜，多孔玻璃相和钡铁氧体质量比为0.1～10∶1。
2.根据权利要求1所述的一种复合吸波材料，其特征在于所述多孔玻璃相的主要化学组成为SiO2、Al2O3、CaO、MaO。
3.根据权利要求1或2所述的一种复合吸波材料，其制备工艺如下A、制备柠檬酸盐水溶液，将Fe3+、Ba2+络合于具有多官能团的柠檬酸分子上；B、在制得的溶液中加入多孔玻璃相微粒，滴入氨水调节PH值，溶液置于水浴中搅拌至胶体状，将所制备的溶胶干燥，得到干燥凝胶。C、将所得凝胶置于马弗炉内加热，在高温下Fe3+、Ba2与O2发生固相反应，在多孔玻璃相微粒表面生成钡铁氧体(BaO·6Fe2O3)薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种复合吸波材料的制备工艺，其特征在于所述A步骤中三种化合物的质量比为Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶柠檬酸＝1∶1～20∶1～30。
5.根据权利要求3所述的一种复合吸波材料的制备工艺，其特征在于所述B步骤中溶胶干燥采用真空干燥、低温干燥或加热干燥中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种复合吸波材料的制备工艺，其特征在于所述C步骤中凝胶在马弗炉内加热时的升温速率为30～150℃/h，升温至600～1300℃时，保温1～5h。
全文摘要
本发明公开了一种复合吸波材料及其制备工艺，是在多孔玻璃相微粒表面包覆钡铁氧体薄膜，所述多孔玻璃相和铁氧体质量比为0.1～10∶1。本发明采用柠檬酸盐溶胶－凝胶法在多孔玻璃相微粒表面制备钡铁氧体层。复合材料对电磁波的吸收频率范围较钡铁氧体宽化，电、磁损耗角正切数值较大，可对相应频率的电磁波产生有效的吸收。本发明产品可作为飞行物、建筑涂料和砂浆的电磁波吸收材料。
文档编号C03C17/23GK1644546SQ20041009915
公开日2005年7月27日 申请日期2004年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者张 雄, 张晏清 申请人:同济大学