一种BaFe₁₂O₁₉与BaTiO₃多层纳米复合薄膜/粉体的制备方法

专利名称：一种BaFe₁₂O₁₉与BaTiO₃多层纳米复合薄膜/粉体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁氧体与铁电体的纳米复合薄膜/粉体的制备方法，具体 是指一种BaFe,20,9与BaTi03多层纳米复合薄膜/粉体的制备方法。
背景技术：
随着雷达、微波通讯和电子对抗技术的高速发展，吸波材料的应用日趋广 泛，受到了材料研究人员的高度重视。目前，材料研究人员正致力于吸收率高、 涂层薄、吸收频带宽、质量轻、耐高温、抗磨蚀及成本低的吸波材料的研究。 铁氧体作为一种双复介质，不仅具有一般介质材料的欧姆损耗、极化损耗、离 子和电子共振损耗等特性，还具有铁氧体特有的畴壁共振损耗、磁矩共振损耗 和粒子共振损耗等特性。因此，铁氧体至今仍是一种主要使用的吸波材料。但 是，由于目前单一的铁氧体吸波材料的电磁参数不能得到较好的匹配，因此， 目前的铁氧体吸波材料难以满足吸收频带宽、质量轻、厚度薄的要求。
经过研究表明，在铁氧体微粉中加入一些添加剂组，如铁氧体与羰基铁粉、 铁粉、镍粉、炭黑、石墨、碳化硅、树脂等可以形成一种复合吸波材料，该复 合吸波材料可以使电磁参数得到较好的匹配，不仅能够提高吸收频带，满足质 量轻、厚度薄的要求，还可以作为其他的功能材料。同时，如果将该复合吸波 材料制成纳米薄膜或纳米粉体，还可以发挥纳米材料的非线性效应，更加充分 地发挥组合优势的作用。由于复合吸波材料能否大幅度提高吸波性能的关键是 通过复合吸波材料的选择及其成分的调节能否使电磁参数得到很好的匹配，因 此，在铁氧体微粉中加入何种添加剂便成了急需解决的问题。
研究发现，钡铁氧体BaFe^O^是一种六角晶系硬磁材料，是一种优良高 磁损耗型吸波材料；钛酸钡BaTi03是一种钙钛矿结构铁电体，是一种优良的高 电损耗型介电材料。将磁损耗型铁氧体BaFei20^与电损耗型铁电体BaTi03进 行复合，理论上具有综合互补优势，能制备具有磁损耗与电损耗的复合吸波材料。若对该复合材料进行纳米化处理，则还可发挥纳米微粒的优异吸波性能， 合成质轻、宽频、综合的吸波材料。该复合材料的优异吸波性能可以通过组分 的配比和参数的设置来调节磁导率和介电常数，达到优化的目的。但是，到目 前为止还未见将钡铁氧体和钛酸钡进行复合的相关研究报道。同时，溶胶一凝胶法作为一种最广泛使用的常规方法，由于它具有成本低 廉、反应在溶液中进行、组分均匀度达分子级水平、化学计量比准确、可方便 地进行复合或掺杂等优点，从而为制备优异综合磁电性能的铁氧体薄膜、铁电 体薄膜或其复合薄膜提供了可能。但该方法制备的薄膜在热处理过程中会分解 和挥发大量的有机物而使制备的薄膜产生縮 L、应力和裂纹，导致薄膜致密性 较差，进而导致电磁性能差。因此，为制备优异综合电磁性能的复合薄膜，也 必须对溶胶,一凝胶工艺进行改善。发明内容本发明的目的在于克服上述的铁氧体吸波材料及常规的溶胶一凝胶工艺的局限性与不足，提出一种BaF^Ow与BaTi03多层纳米复合薄膜/粉体的制备方法。本发明通过下述技术方案实现 一种BaFe^O,9与BaTi03多层纳米复合薄 膜/粉体的制备方法，包括以下歩骤(1) 按摩尔比为l: 12: 13: X的比例分别称取或量取Ba(NCb)2 、 Fe(N03)3.9H20、 C6H8C^n(C6H9NO)n，并将称取的Ba(N03)2溶于去离子水中加 热搅拌；待Ba(N03)2完全溶解后加入C2H602溶剂、(:21^02及(:611807并不断加热 搅拌；待其充分混合后加入已称取的Fe(N03)3.9H20并不断加热搅拌；再加入 已称取(C6H9NO)n，并加热搅拌240min，在搅拌的同时加入冰(^21^02使溶液的 PH值维持在2 4之间，最后形成0.2 0.4mol/L的均匀透明的BaFei2O^溶胶；(2) 按摩尔比为1: 1: X的比例分别称取或量取Ba(CH3C00)2、 Ti(C4H90)4 禾口(C6H9NO)n，并将Ba(CH3COO)2溶于60 80。C的C2H4O2中搅拌15min形成钡前 驱液；将71(0^90)4与(^&02混合，并不断加热搅拌形成钛前驱液；将形成的钡前驱液与钛前驱液充分混合后加入C3H802及(C6H9NO)n ，并不断加热搅拌 240min，在搅拌的同时加入冰(3211402，使溶液的PH值维持在2 4之间；最后 用C3H8O2点滴定溶得到0.2 0.4mol/L的均匀透明的BaTiO3溶胶；
(3) 将M份BaFei20,9溶胶及BaTi03溶胶以任意摩尔比充分混合，并用超 声波振荡10min，最后形成M份任意摩尔比的BaFe^O,9和BaTi03复合溶胶；若 要制备BaF^O,9和BaTi03的纳米复合薄膜，则依次执行步骤(4)和步骤(5); 若要制备BaFe,20w和BaTi03的纳米复合粉体，则直接执行步骤(6);
(4) 将形成的BaFeuO,9和BaTi03复合溶胶滴在基体上，并采用多功能匀 胶机将该复合溶胶先以3000r/min的转速匀胶10s，再以6000r/min的转速匀胶 30s形成湿膜；将形成的湿膜在80 150。C的温度下干燥5min;随后在200 360。C的温度下热解脱胶10min;最后在360 55(TC的温度下烘焙10min完全除 去薄膜中的有机物形成仔晶层；
(5) 待形成的仔晶层冷却后，依次重复步骤(4)中的匀胶、干燥及热解 脱胶过程M次，形成M层BaFe^Ch9和BaTi03复合薄膜；最后将形成的M层复合 薄膜在600 90(TC下晶化60 180min，得到BaFenOw和BaTi03的纳米复合薄 膜；
(6) 将形成的BaFe,2O,9和BaTiO3复合溶胶在80 120。C温度下干燥除水 形成凝胶，后在200 36(TC温度下热解脱胶10min，除去凝胶中的有机物；再 经360 55(TC烘焙10min完全去除薄膜中的有机物并初歩形成仔晶相；最后在 800 1200'C下烧结60 180min，自然冷却出炉，再碾磨成纳米复合粉体。
步骤(5)中所述的依次重复步骤(4)中的匀胶、干燥及热解脱胶过程M 次，具体为以下歩骤
(1) 待形成的仔晶层冷却后，按照预先设定的顺序将制备好的M份 BaFe!20!9和BaTi03复合溶胶中的其中一份滴在该仔晶层上；
(2) 采用多功能匀胶机将该BaFepO^和BaTi03复合溶胶先以3000r/min的 转速匀胶10s，再以6000r/min的转速匀胶30s形成湿膜；将形成的湿膜在80 150。C的温度下干燥5min;随后在200 36(TC的温度下热解脱胶10min;(3) 再按照预先设定的顺序，将剩余的M-l份BaFe,20,9和BaTi03复合溶 胶中的一份再滴在已经进行热解脱胶后的BaFe,20w和BaTi03复合溶胶上，并 重复步骤(2);(4) 再依次重复步骤(3)及步骤(2)，直到将所配置的M份BaFe,20w 和BaTi03复合溶胶按预先设定的顺序使用完，从而形成M层任意摩尔比的 BaFe,20,9和BaTi03的复合薄膜。所述的M的数值为所制备薄膜的层数，其取值范围是M>1。 所述步骤(1)及步骤(2)中的溶液均在60 80。C条件下进行，所述的 (QH9NO)J勺分子量按C6H9NO计算，其中n^1。所述步骤(1)中的Ba(N03)2可用Ba(CH3COO)2或BaC03替代，所述的 Fe(N03)3.9H20可用Fe(CH3COO)3替代。所述步骤(1)和步骤(2)中的X的取值范围是0.5《X《1。 本方法不仅可以改善传统的溶胶一凝胶工艺的不足，还可以制备具有质 轻、宽频及厚度薄的吸波材料。使用本方法制备出的薄膜不仅可以发挥复合优 势，具备优异的综合电磁性能，而且还光滑致密无裂纹，吸波性能成倍提高。 制备的钡铁氧体与钛酸钡的纳米复合薄膜/粉体还可用于磁记录、驱动器、转 换器、传感器、微波器件等领域，大幅度提高相应器件、装备或系统的性能。 该复合薄膜/粉体可以替代铁氧体，大幅度降低成本。


图l为本发明制备的四层BaFe,2C^与BaTi03的纳米复合薄膜的结构示意图；图2为本发明制备的四层BaFe^O,9与BaTi03的交替复合薄膜结构示意图； 图3为本发明制备的四层BaFeuCh9与BaTi03的纳米梯度复合薄膜结构示 意图；图4为本发明制备的七层BaF化0,9与BaTi03的复合薄膜结构示意图； 图5为本发明制备的八层BaFepO,9与BaTi03的梯度复合薄膜结构示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实 施方式不限于此。 实施例l
本发明的BaFe^O^与BaTi03不仅可以根据实际的需要以任意的摩尔比进 行配置，而且本发明所制备的BaFenOw和BaTi03的纳米复合薄膜的层数M也可 以根据实际的需要进行任意配置。其中，M的取值范围为M>1。
如图l所示的层数M—的BaFet20i9与BaTi03的纳米复合薄膜，该BaFeuO^ 和BaTi03的摩尔比均为95: 5。从图可知，该复合薄膜依次由基体l、仔晶层2、 以及四层摩尔比均为95: 5的BaF^Oi9与BaTi03的纳米复合薄膜3组成。
制备该种复合薄膜的具体歩骤如下
(1) 按摩尔比为l: 12: 13: X的比例分别称取或量取Ba(N03)2 、 Fe(N03)3.9H20、 C6H8O^n(C6H9N0)n;其中，X的取值范围是0.5《X《1， n 的取值范围是n》l。
先将称取的Ba(N03)2溶于去离子水中加热搅拌，待Ba(N03)2完全溶解后加
入C2H602溶剂、C2H402及C6Hs07并不断加热搅拌；待其充分混合后加入已称
取的Fe(N03)3.9H20并不断加热搅拌；再加入已称取(C6H9NO)n，并加热搅拌 240min，在搅拌的同时加入冰C2H402使溶液的PH值维持在2 4之间；最后形 成0.2 0.4mol/L的均匀透明的BaFe^Ch9溶胶。
在整个过程中的溶液的温度保持在60 80。C。根据所需溶胶用量，按上述 相应比例增加相应物质的量制备即可。
(2) 按摩尔比为1: h X的比例分别称取或量取Ba(CH3COO)2、Ti(C4H90)4和(C6H9NO)n;其中，X的取值范围是0.5《X《1， n的取值范围是n》l。
将Ba(CH3C00)2溶于60 80°C的C2H402中搅拌15min形成钡前驱液；将 Ti(C4H90)4与C5Hs02混合，并不断加热搅拌形成钛前驱液；将形成的钡前驱液 与钛前驱液充分混合后加入C3H802及(C6H9NO)n，并不断加热搅拌240min，在 搅拌的同时加入冰(:211402，使溶液的PH值维持在2 4之间；最后用(:3^02点 滴定溶得妾(J0.2 0.4mol/L的均匀透明的BaTi03溶胶。
在整个过程中的溶液的温度保持在60 80。C。根据所需溶胶用量，按上述 相应比例增加相应物质的量制备即可。
(3) 按BaFeuO，9与BaTi03的摩尔比为95: 5的比例，分别称取或量取四 份BaFe!20!9和BaTi03溶胶充分混合，并用超声波振荡约10min，形成四份摩尔 比均为95: 5的BaFe^O,9和BaTi03复合溶胶。
(4) 将形成的一份BaFe^O,9和BaTi03复合溶胶滴在基体l上，并采用多 功能匀胶机先以3000r/min的转速匀胶10s，再以6000r/min的转速匀胶30s形成 湿膜；将形成的湿膜在80 150。C的温度下干燥5min后，随后在200 36(TC的 温度中进行热解脱胶10min，以除去薄膜中的水份和大部分有机物；最后在 360 55(TC的温度下烘焙10min完全去除薄膜中的有机物，形成摩尔比为95: 5 的BaFeuOw和BaTi03的仔晶层2 。
(5) 待形成的仔晶层2冷却后，再将该份BaFe,20,9和BaTi03复合溶胶滴 在该仔晶层2上，并用多功能匀胶机先以3000r/min的转速匀胶10s，再以 6000r/min的转速匀胶30s形成湿膜；将形成的湿膜在80 150°C的温度下干燥 5min后，随后在200 36(TC的温度中进行热解脱胶10min，以除去薄膜中的水 份和大部分有机物，形成第一层摩尔比为95: 5的BaFe^Ch9和BaTi03复合薄膜
(6) 待制得的第一层BaFe^Ch9和BaTi03复合薄膜冷却后，再将第二份 BaFe!20^和BaTi03复合溶胶滴在已制得的第一层BaFeuOi9和BaTi03复合薄膜 3上，重复步骤(5)中的匀胶、干燥及热解脱胶过程，形成第二层摩尔比为95:5的BaFe,2C^和BaTi03复合薄膜3;待所制得的第二层摩尔比为95: 5的BaFe口0,9和BaTi03复合薄膜冷却后， 再将第三份BaFe,20,9和BaTi03复合溶胶滴在第二层摩尔比为95: 5的BaFe,20！9 和BaTiCb复合薄膜上，重复步骤(5)中的匀胶、干燥及热解脱胶过程，形成 第三层摩尔比为95: 5的BaFepOw和BaTi03复合薄膜3;同理，待第三层摩尔 比为95: 5的BaFe，20w和BaTi03复合薄膜冷却后，将第四份BaFet20w和BaTi03 复合溶胶滴在第三层摩尔比为95: 5的BaFe,2Ch9和BaTi03复合薄膜上，重复步 骤(5)中的匀胶、干燥及热解脱胶过程，形成第四层摩尔比为95: 5的BaFeuO,9 和BaTiCb复合薄膜3。最后将所制得的复合薄膜在600 90(TC下晶化60 180min，得到四层摩尔 比均为95: 5的BaFe^O,9和BaTi03的纳米复合薄膜。在实际的制作过程中，步骤(1)中的Ba(N03)2可用Ba(CH3COO)2或BaC03 替代，所述的Fe(N03)3.9H20可用Fe(CH3COO)3替代。实施例2图2示出了层数M-4，且BaFeuO^与BaTi03的摩尔比分别为95: 5和90: 10 的交替的纳米复合薄膜结构示意图。由图可知，该薄膜依次由基体l、摩尔比 为95: 5的BaFe^O!9和BaTi03的仔晶层2、摩尔比为95: 5的BaFe,20^和BaTi03 的复合薄膜3、摩尔比为90: 10的BaFe!2O^和BaTiO3的复合薄膜4、摩尔比为 95: 5的BaFe!20!9和BaTi03的复合薄膜3，以及摩尔比为90: 10的BaFe^Ow和 BaTi03的复合薄膜4构成。制备该四层交替的纳米复合薄膜的具体步骤如下-(1)、 (2)的步骤及其他条件均与实施例l相同，不同之处仅在 (3)按BaFei2C^与BaTi03的摩尔比分别为95: 5及90: 10的比例，各量 取或称取两份BaFei20i9与BaTi03溶胶；在充分混合后各用超声波振荡10min， 最后形成两份摩尔比分别为95: 5的BaFe^O,9和BaTi03复合溶胶，以及两份摩 尔比为95: 10的BaFe!2O^和BaTiO3复合溶胶。(4) 按照预先设定的顺序，先将摩尔比为95: 5的BaFe。0,9和BaTi03复 合溶胶滴在基体l上，并采用多功能匀胶机先以3000r/min的转速匀胶10s，再以 6000r/min的转速匀胶30s形成湿膜；将形成的湿膜在80 150°C的温度下干燥 5min后，随后放置于200 36(TC的温度中进行热解脱胶10min，以除去薄膜中 的水份和大部分有机物；最后在360 55(TC的温度下烘焙10min完全去除薄膜 中的有机物，形成摩尔比为95: 5的BaFe^O^和BaTi03的仔晶层2。
(5) 待该仔晶层2冷却后，再将该份摩尔比为95: 5的BaFe,20^和BaTi03 复合溶胶滴在该仔晶层2上，并采用多功能匀胶机先以3000r/min的转速匀胶 10s，再以6000r/min的转速匀胶30s形成湿膜；将形成的湿膜在80 15(TC的温 度下干燥5min后，随后放置于200 36(TC的温度中进行热解脱胶10min，以除 去薄膜中的水份和大部分有机物，形成第一层摩尔比为95: 5的BaFenOw和 BaTi03复合薄膜3。
(6) 待所制备的第一层摩尔比为95: 5的BaFe^Ow和BaTi03复合薄膜3冷 却后，再将摩尔比为90: 10的BaFeuO^和BaTiO3复合溶胶滴在该第一层摩尔 比为95: 5的BaFe^Ch9和BaTi03复合薄膜上，并重复步骤(5)中的匀胶、干 燥、以及热解脱胶过程，形成第二层摩尔比为90: 10的BaFe^Ow和BaTiO3复 合薄膜4;同理，待第二层摩尔比为90: 10的BaFe,2Oi9和BaTiO3复合薄膜冷却 后，再将摩尔比为95: 5的BaFeuO,9和BaTi03复合溶胶滴在该层复合薄膜上， 重复步骤(5)中的匀胶、干燥及热解脱胶过程，形成第三层摩尔比为95: 5 的BaFei20,9和BaTi03复合薄膜3;待第三层摩尔比为95: 5的BaFeuCh9和BaTi03 复合薄膜冷却后，再将最后一份摩尔比为90: 10的BaFeuOw和BaTiO3复合溶 胶滴在该第三层摩尔比为95: 5的BaFei20i9和BaTi03复合薄膜上，重复步骤(5) 中的匀胶、干燥及热解脱胶过程，形成第四层摩尔比为90: 10的BaFe,2O!9和 BaTi03复合薄膜4;
最后将该交替复合薄膜在600 90(TC下晶化60 180min，即可得到四层 BaFe^O,9与BaTi03的摩尔比分别为95: 5和90: IO的交替的纳米复合薄膜。实施例3图3示出了层数M二4，且BaFe,2O,9与BaTiO3的摩尔比分别为100: 5、 100: 10、 100: 15及100: 20的纳米梯度复合薄膜结构示意图。由图可知，该薄膜依 次由基体l、摩尔比为100: 5的BaFe,20^和BaTi03的仔晶层2、摩尔比为100: 5的BaFe。0,9和BaTi03的复合薄膜3、摩尔比为100: 10的BaFe^Ch9和BaTiO3的 复合薄膜4、摩尔比为100: 15的BaFei20w和BaTi03的复合薄膜5，以及摩尔比 为100: 20的BaFe，2(^9和BaTiO3的复合薄膜6构成。制备该种薄膜的步骤及其他条件均与实施例2相同，不同之处仅在于歩 骤(3)中需要分别制备四份摩尔比分别为100: 5、 100: 10、 100: 15及100: 20的BaFeuO^和BaTiO3的复合溶胶；步骤(4)中先将摩尔比为100: 5的 BaFe,20,9和BaTi03的复合溶胶滴在基体l上，经过匀胶、干燥及热解脱胶过程， 形成摩尔比为100: 5的BaFe,20^和BaTi03的仔晶层；步骤(5)是待所形成的 仔晶层冷却后，先在该仔晶层上制备摩尔比为100: 5的BaFeuOw与BaTi03的 复合薄膜3;步骤(6)则是依次制备摩尔比为100: 10、 100: 15、 100: 20的 BaFenO^和BaTi03复合薄膜。实施例4图4示出了层数]V^7，且BaFeuCh9与BaTiO3的摩尔比分别为100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 15、 100: 10、 100: 5的纳米梯度复合薄膜结构 示意图。该薄膜依次由基体l、摩尔比为100: 5的BaFe^O,9和BaTi03的仔晶层 2、摩尔比为100: 5的BaFe^Ow和BaTi03的复合薄膜3、摩尔比为100: 10的 BaFeuO,9和BaTi03的复合薄膜4、摩尔比为100: 15的BaFe^Oi9和BaTi03的复 合薄膜5、摩尔比为100: 20的BaFei2Oi9和BaTiO3的复合薄膜6、摩尔比为100: 15的BaFeuO!9和BaTi03的复合薄膜5、摩尔比为100: 10的BaFe^Ch9和BaTiO3 的复合薄膜4及摩尔比为100: 5的BaFe^O,9和BaTi03的复合薄膜3构成。制备该薄膜的步骤及其他条件均与实施例3相同，不同之处仅在于步骤 (4)中将摩尔比为100: 5的BaFeuOw和BaTi03的复合溶胶滴在基体l上，经过匀胶、干燥及热解脱胶过程，形成摩尔比为100: 5的BaFe,20,9和BaTi03的 仔晶层2;步骤(5)是待形成的仔晶体2冷却后，先在该仔晶层上制备摩尔比 为100: 5的BaFeuOw和BaTi03的复合薄膜；步骤(6)则是依次制备摩尔比为
100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 15、 100: 10、 100: 5的复合薄膜。
实施例5
图5示出了层数M^8，且BaFe,2O^与BaTiO3的摩尔比分别为100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20的多层纳米梯 度复合薄膜。由图可知，该薄膜依次由基体l、摩尔比为100: 5的BaFe^O,9和 BaTi03的仔晶体2、摩尔比为100: 5的BaFe,2C^和BaTi03的复合薄膜3、摩尔 比为100: 10的BaFe，2Ow和BaTiO3的复合薄膜4、摩尔比为100: 15的BaFeuO,9 和BaTi03的复合薄膜5、摩尔比为100: 20的BaFe^O,9和BaTiO3的复合薄膜6、 摩尔比为100: 5的BaFe,20，9和BaTi03的复合薄膜3、摩尔比为100: 10的 BaFe!20w和BaTi03的复合薄膜4、摩尔比为100: 15的BaFe^Ow和BaTi03的复 合薄膜5，以及摩尔比为100: 20的BaFe^Ch9和BaTiO3的复合薄膜6构成。
制备该薄膜的步骤及其他条件与实施例3相同，不同之处仅在于步骤(4) 中将摩尔比为100: 5的BaFe^O^和BaTi03的复合溶胶滴在基体l上，在经过匀 胶、干燥及热解脱胶过程，形成摩尔比为100: 5的BaF化Ow和BaTi03的仔晶 层2;步骤(5)是待形成的仔晶体冷却后，先制备摩尔比100: 5的BaFe^0,9 与BaTi03复合薄膜；歩骤(6)则是依次制备摩尔比为100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20的复合薄膜。
实施例6
制备BaFe^Oi9与BaTiO3的摩尔比为100: 5的BaFe,20,9和BaTi03的纳米粉 体的步骤(1)、步骤(2)与实施例l中的歩骤(1)及步骤(2)相同，不同之 处仅在于歩骤(3)是按BaFe^Ow与BaTiO3的摩尔比为100:5分别量取BaFeuCh9 溶胶和BaTi03溶胶，充分混合后并用超声波振荡约10min形成复合溶胶；步骤 (4)将该复合溶胶经80 12(TC干燥除去水得到凝胶，随即经200 36(TC热解脱胶10min除去凝胶中的有机物；再经360 55(TC烘焙10min完全去除薄膜中 的有机物并初步形成仔晶层；最后在800 120(TC下烧结60min，自然冷却出炉， 再碾磨成纳米复合粉体。如上所述，便可很好的实现本发明。
权利要求
1、一种BaFe12O19与BaTiO3多层纳米复合薄膜/粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)按摩尔比为1∶12∶13∶X的比例分别称取或量取Ba(NO3)2、Fe(NO3)3.9H2O、C6H8O7和(C6H9NO)n，并将称取的Ba(NO3)2溶于去离子水中加热搅拌；待Ba(NO3)2完全溶解后加入C2H6O2溶剂、C2H4O2及C6H8O7并不断加热搅拌；待其充分混合后加入已称取的Fe(NO3)3.9H2O并不断加热搅拌；再加入已称取(C6H9NO)n，并加热搅拌240min，在搅拌的同时加入冰C2H4O2使溶液的PH值维持在2～4之间，最后形成0.2～0.4mol/L的均匀透明的BaFe12O19溶胶；(2)按摩尔比为1∶1∶X的比例分别称取或量取Ba(CH3COO)2、Ti(C4H9O)4和(C6H9NO)n，并将Ba(CH3COO)2溶于60～80℃的C2H4O2中搅拌15min形成钡前驱液；将Ti(C4H9O)4与C5H8O2混合，并不断加热搅拌形成钛前驱液；将形成的钡前驱液与钛前驱液充分混合后加入C3H8O2及(C6H9NO)n，并不断加热搅拌240min，在搅拌的同时加入冰C2H4O2，使溶液的PH值维持在2～4之间；最后用C3H8O2点滴定溶得到0.2～0.4mol/L的均匀透明的BaTiO3溶胶；(3)将M份BaFe12O19溶胶及BaTiO3溶胶以任意摩尔比充分混合，并用超声波振荡10min，最后形成M份任意摩尔比的BaFe12O19和BaTiO3复合溶胶；若要制备BaFe12O19和BaTiO3的纳米复合薄膜，则依次执行步骤(4)和步骤(5)；若要制备BaFe12O19和BaTiO3的纳米复合粉体，则直接执行步骤(6)；(4)将形成的BaFe12O19和BaTiO3复合溶胶滴在基体上，并采用多功能匀胶机将该复合溶胶先以3000r/min的转速匀胶10s，再以6000r/min的转速匀胶30s形成湿膜；将形成的湿膜在80～150℃的温度下干燥5min；随后在200～360℃的温度下热解脱胶10min；最后在360～550℃的温度下烘焙10min完全除去薄膜中的有机物形成仔晶层；(5)待形成的仔晶层冷却后，依次重复步骤(4)中的匀胶、干燥及热解脱胶过程M次，形成M层BaFe12O19和BaTiO3复合薄膜；最后将形成的M层复合薄膜在600～900℃下晶化60～180min，得到BaFe12O19和BaTiO3的纳米复合薄膜；(6)将形成的BaFe12O19和BaTiO3复合溶胶在80～120℃温度下干燥除水形成凝胶，后在200～360℃温度下热解脱胶10min，除去凝胶中的有机物；再经360～550℃烘焙10min完全去除薄膜中的有机物并初步形成仔晶相；最后在800～1200℃下烧结60～180min，自然冷却出炉，再碾磨成纳米复合粉体。
2、 根据权利要求l所述的一种BaFenO,9与BaTi03多层纳米复合薄膜/粉体 的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的依次重复步骤(4)中的匀胶、 干燥及热解脱胶过程M次，具体为以下步骤(1) 待形成的仔晶层冷却后，按照预先设定的顺序将制备好的M份 BaFe^Oi9和BaTi03复合溶胶中的其中一份滴在该仔晶层上；(2) 采用多功能匀胶机将该BaFe^Ow和BaTiO3复合溶胶先以3000r/min的 转速匀胶10s，再以6000r/min的转速匀胶30s形成湿膜；将形成的湿膜在80 150°C的温度下干燥5min;随后在200 36(TC的温度下热解脱胶10min;(3) 再按照预先设定的顺序，将剩余的M-l份BaFe^Ch9和BaTi03复合溶 胶中的一份再滴在己经进行热解脱胶后的BaF化Ch9和BaTi03复合溶胶上，并 重复步骤(2);(4) 再依次重复歩骤(3)及步骤(2)，直到将所配置的M份BaFe^Ch9 和BaTi03复合溶胶按预先设定的顺序使用完，形成M层任意摩尔比的BaFeuOw 和BaTi03的复合薄膜。
3、 根据权利要求l或2所述的一种BaFe^Ow与BaTi03多层纳米复合薄膜/ 粉体的制备方法，其特征在于，所述的M的数值为所制备薄膜的层数，其取值 范围是M》1。
4、 根据权利要求l所述的一种BaFeuCh9与BaTi03多层纳米复合薄膜/粉体 的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)及步骤(2)中的溶液均在60 80。C 条件下进行，所述的(C6H9NO)n的分子量按C6H9NO计算，其中n^1。
5、 根据权利要求l所述的一种BaFei20i9与BaTi03多层纳米复合薄膜/粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的Ba(N03)2可用Ba(CH3COO)2或 BaC03替代，所述的Fe(N03)3.9H20可用Fe(CH3COO)3替代。
6、根据权利要求l所述的一种BaFe,20,9与BaTi03多层纳米复合薄膜/粉体 的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)中的X的取值范围是
全文摘要
本发明公开了一种BaFe₁₂O₁₉与BaTiO₃多层纳米复合薄膜/粉体的制备方法，包括BaFe₁₂O₁₉透明溶胶、BaTiO₃透明溶胶以及BaFe₁₂O₁₉与BaTiO₃复合溶胶的制备等步骤。本发明不仅可以改善传统的溶胶—凝胶工艺的不足，还可以制备具有质轻、宽频及厚度薄的吸波材料。使用本方法制备出的薄膜不仅可以发挥复合优势，具备优异的综合电磁性能，而且还光滑致密无裂纹，吸波性能成倍提高。制备的钡铁氧体与钛酸钡的纳米复合薄膜/粉体还可用于磁记录、驱动器、转换器、传感器、微波器件等领域，大幅度提高相应器件、装备或系统的性能。该复合薄膜/粉体可以替代铁氧体块材，大幅度降低成本。
文档编号C04B35/26GK101624283SQ200810045489
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月7日 优先权日2008年7月7日
发明者廖家轩, 潘笑风, 王洪全, 忠 田 申请人:电子科技大学