吸波材料及制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于材料科学领域，涉及一种聚苯胺掺杂BaFei2019/CoFe204吸波材料及制备方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的飞速发展，人们日常生活中受到的电磁辐射不断增多；同时为适应现代战争的需要，隐身材料在武器中将被广泛应用，因此，吸波材料的研究具有重要的实用价值。吸波材料是一种能量转换材料，能够有效地吸收电磁波，并通过能量转换将电磁能耗散掉或使电磁波因干涉而消失。物质的微波吸收特性主要取决于其介电性能(复介电常数，ε = ε’-jε〃)、磁特性(复磁导率，μ = μ’-jμ〃)等。因此，吸波材料可以分为介电吸波材料和磁性吸波材料。目前，关于介电吸波材料和磁性吸波材料的研究较多，但基于碳的介电吸波材料的吸收频带窄，而磁性吸波材料的吸波性能受到高质量和Snoek的限制，从而使其无法在机载系统中广泛应用。故传统的吸波材料存在密度大、吸收频带窄等缺点，难以满足现代战场条件下先进武器装备隐身的要求。铁氧体磁性吸波材料是一种复介质材料，对电磁波的吸收既有介电特性方面的极化效应又有磁损耗效应。具有吸收率高、涂层薄和频带宽等优点，被广泛应用于雷达吸波材料领域。磁铅石型BaFe12O19吸波材料为六角晶系，具有较高的磁晶各向异性、较大的复磁导率实部和虚部、吸收频带宽等优点，是最常见的铁氧体吸波材料。8&?612019与0^奶04复合后，可改善其磁性能，从而提高吸波性能。铁氧体磁性吸波材料的不足之处是其复介电常数实部和复磁导率实部较小。密度大，饱和磁化强度低，居里温度低及高温稳定性差，因此应用范围受到限制。铁氧体具有良好的的磁性能，聚苯胺具有优良的导电性使其阻抗匹配特性差，单独使用时吸波性能较差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种具有优良吸波性能的一种聚苯胺掺杂BaFe12O19/CoFe204吸波材料及制备方法，该材料的反射损耗可达到-18?-56dB，并且制备工艺简单。
[0004]为实现上述目的，本发明可采用如下技术方案；
[0005]—种聚苯胺掺杂BaFe12O1VC0Fe2O4吸波材料，该吸波材料的反应合成表达式为PANI/xBaFei20i9/( l-x)CoFe204，其中 X为质量百分数，X为0.6 ?0.9。
[0006]该吸波材料的反应合成表达式为PANI/xBaFei2019/(l-x)CoFe204，其中X为质量百分数，X为0.7?0.9。
[0007]该吸波材料的反应合成表达式为PANI/xBaFei2019/(l-x)CoFe204，其中X为质量百分数，X为0.8?0.9。
[0008]一种聚苯胺掺杂BaFei2019/CoFe204吸波材料的制备方法，包括以下步骤:
[0009]I)将XBaFei2019/(l-X)COFe204复合粉体溶于盐酸溶液中，搅拌均匀后，加入苯胺，得到混合溶液;其中，XBaFei2Oi9/(l-χ)CoFe2O4粉体与苯胺的比为(0.4?0.6)g:0.5mL;χ为0.6 ?0.9 ；
[0010] 2)将混合溶液在冰水浴条件下继续搅拌，然后加入过硫酸铵的盐酸溶液，反应8?15小时后，洗涤、干燥后，得到PANI/XBaFei2019/(l-X)COFe204复合粉体;其中，过硫酸铵和苯胺的摩尔比是(0.8?1.2):1。
[00?? ] 步骤I)中xBaFei20ig/(1-1)0<^6204复合粉体通过以下方法制得:按化学通式xBaFei20i9/U-x)CoFe204，将分析纯的Ba(NO3)、Co(N03)2.6H20、Fe(N03)3.9H20以及C6H8O7.H2O溶于去离子水中，C6H8O7.H2O的用量为金属离子总的物质的量的3倍，然后滴加氨水调节pH值到6.8?7.3，在75?85°C下搅拌均匀后烘干得到干凝胶;再将干凝胶研磨，并在950?1100°C下煅烧并保温3?5个小时，得到xBaFe12019/(l-x)CoFe204复合粉体；其中，χ为0.6?0.9。
[0012]步骤I)中搅拌的时间为30?60分钟。
[0013]步骤I)中盐酸溶液的浓度为lmol/L，xBaFe12019/(l-x)CoFe204复合粉体与盐酸溶液的比为(0.4?0.6) g: 5 OmL。
[0014]步骤2)中过硫酸铵的盐酸溶液通过以下方法制得:将过硫酸铵加入到浓度为0.8?1.2mol/L盐酸溶液中，得到过硫酸铵的盐酸溶液。
[0015]步骤2)中洗涤采用蒸馏水、乙醇反复洗涤直到滤液呈无色。
[0016]步骤2)中干燥的温度是50?80°C，干燥的时间为12?18小时；干燥是在真空箱中进行的。
[0017]与现有技术相比，本发明具有的有益效果:本发明通过将不同类型的吸波材料复合，改善阻抗匹配特性，提高其吸波性能。本发明中BaFe12Oli^PCoFe2O4在质量为9:1时，具有良好的交换耦合效应，提高了磁能积，从而可以改善阻抗匹配特性，以优化吸波性能，获得了性能良好的吸波材料。同时，由于硬/软磁性铁氧体之间具有交换耦合效应，使得这种材料兼具硬磁铁氧体的尚矫顽场和软磁铁氧体的尚饱和磁化强度从而可以提尚磁能积，进而可以优化吸波性能。本发明复合粉体的反射损耗可达到-18?-56dB，并且该复合粉体的制备工艺简单。
【附图说明】
[0018]图1为当BaFe12O19的质量比为90%，CoFe204的质量比为10%时复合粉体的XRD图。
[0019]图2为当BaFe12O19的质量比为80 %，CoFe2O4的质量比为20%时复合粉体的XRD图。
[0020]图3为当BaFe12O19的质量比为70%，CoFe204的质量比为30%时复合粉体的XRD图。
[0021]图4为当BaFe12O19的质量比为60%，CoFe204的质量比为40%时复合粉体的XRD图。
[0022]图5为当BaFe12O19的质量比为90%，CoFe204的质量比为10%时复合粉体的磁滞回线。
[0023]图6为当BaFe12O19的质量比为80%，CoFe204的质量比为20%时复合粉体的磁滞回线。
[0024]图7为当BaFe12O19的质量比为70%，CoFe204的质量比为30%时复合粉体的磁滞回线。
[0025]图8为当BaFe12O19的质量比为60%，CoFe204的质量比为40%时复合粉体的磁滞回线。
[0026]图9为当BaFe12O19的质量比为90%，CoFe204的质量比为10%时复合粉体的反射损耗图。
[0027]图10为当BaFe12O19的质量比为80%,CoFe2O4的质量比为20%时复合粉体的反射损耗图。
[0028]图11为当BaFe12O19的质量比为70%，CoFe2O4的质量比为30 %时复合粉体的反射损耗图。
[0029]图12为当BaFe12O19的质量比为60%,CoFe2O4的质量比为40%时复合粉体的反射损耗图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图通过具体实施例进行详细说明。
[0031]实施例1
[0032]一种聚苯胺掺杂BaFe12019/CoFe204吸波材料的制备方法，包括以下步骤:
[0033]I)按化学通式xBaFei20i9/a-x)CoFe204，将分析纯的Ba(N03)、Co(N03)2.6H20、Fe(N〇3)3.9H20以及C6H807.Η2θ溶于去离子水中，C6H807.出0(梓檬酸)的用量为金属离子总的物质的量的3倍，然后滴加氨水调节pH值到6.8，在75°C下搅拌均匀后烘干得到干凝胶;再将干凝胶研磨，并在950°C下煅烧并保温5个小时，得到XBaFei2019/(l-X)COFe204复合粉体;其中^为0.9;
[0034]2)将0.5g XBaFei2Oi9/(l-χ)CoFe2O4复合粉体溶于50mL的Imo 1/L的盐酸溶液中，搅拌30分钟后，加入苯胺，得到混合溶液;其中，xBaFe12019/(l-x)CoFe204粉体与苯胺的比为0.5g:0.5mL；χ为0.9；
[0035]3)将过硫酸铵加入到浓度为ImoI/L盐酸溶液中，得到过硫酸铵的盐酸溶液。将混合溶液在冰水浴条件下继续搅拌，然后加入1mL过硫酸铵的盐酸溶液，反应8小时后，采用蒸馏水、乙醇反复洗涤直到滤液呈无色，干燥是在真空箱中于50°C下干燥18小时，得到PANI/xBaFe12019/( l-χ)CoFe2O4复合粉体;其中，过硫酸铵和苯胺的摩尔比是0.8:1。
[0036]参见图丨，由图1可以看出，由于聚苯胺是非晶态，复合材料中只含有BaFe12Oli^PCoFe2O4两相，无其它杂相存在。
[0037]参见图5，由图5可以看出，矫顽场为2468.7(0e)，饱和磁化强度为14.7(emu/g)。
[0038]参见图9，由图9可以看出，在11.5?15.4千兆赫兹时有明显的吸收峰，反射损耗最大为-56.6dB。
[0039]实施例2
[0040]一种聚苯胺掺杂BaFe12019/CoFe204吸波材料的制备方法，包括以下步骤:
[0041]I)按化学通式xBaFei20i9/a-x)CoFe204，将分析纯的Ba(N03)、Co(N03)2.6H20、Fe(N〇3)3.9H20以及C6H8O7.Η2θ溶于去离子水中，C6H807.出0(梓檬酸)的用量为金属离子总的物质的量的3倍，然后滴加氨水调节pH值到7，在85°C下搅拌均匀后烘干得到干凝胶;再将干凝胶研磨，并在1100°C下煅烧并保温3个小时，得到XBaFei2019/(l-X)COFe204复合粉体；其中^为0.8;
[0042]2)将0.5g XBaFei2Oi9/(l-χ)CoFe2O4复合粉体溶于50mL的Imo 1/L的盐酸溶液中，搅拌40分钟后，加入苯胺，得到混合溶液;其中，xBaFe12019/(l-x)CoFe204粉体与苯胺的比为0.4g:0.5mL；χ为0.8；
[0043]3)将过硫酸铵加入到浓度为ImoI/L盐酸溶液中，得到过硫酸铵的盐酸溶液。将混合溶液在冰水浴条件下继续搅拌，然后加入1mL过硫酸铵的盐酸溶液，反应15小时后，采用蒸馏水、乙醇反复洗涤直到滤液呈无色，干燥是在真空箱中于