本发明属于电磁波吸收材料制备领域，具体涉及一种钡铁氧体中空纤维吸波粉体及其制备方法。
背景技术：
当代科学技术发生了迅猛发展，各类日常电子产品、家用电器、工业生产和国防中大型的电子电气设备（雷达、无线电发射设备等）层出不穷，并且种类繁多，是生活和生产不可缺少的一部分，给人们日常生活带来便利的同时也推动着社会不断地发展。
但是，这些设备使用时会释放出具有不同频率的电磁波，并且强度各异，当辐射量超标时便会导致我们生活环境出现严重的电磁干扰，严重影响着人们的日常生活和生产活动，并且对身体健康造成一定的危害，引发神经障碍；影响动植物的生长，造成基因突变；干扰其周围的其他设备，导致它们不能正常的运作。因此，电磁污染成为了继水、空气、声污染之后又一项新的污染，并且其危害巨大而且很难防护。因此，研究吸波材料，使其更有效地吸收意义重大。
对于吸收材料来说，粒度、形状、晶粒聚集状态、晶格结构等众多因素均会严重影响材料的性能。
粒度和吸波单元的聚集状态都会影响材料吸波性能的优劣和作用频段。粒度较小时，由于尺寸效应，比表面积变大，悬挂的化学键多，材料的活性明显提高。但是吸波材料粒度减小后，逾渗点出现比较早，如果吸波颗粒的用量在逾渗点以下就不能很好的吸波；如果颗粒含量较多，相互关联在一起则会形成导电网络，反射增强，减少了电磁波进入材料内部的量。所以，应该避免吸波单元相互关联在一起。颗粒尺寸增大，界面电阻力降低，从而使得整个晶体电阻率降低，涡流损耗和畴壁的谐振损耗增加。另外，通过控制尺寸从而达到匹配要求，应该在保证吸波材料达到阻抗的匹配的同时尽量提高单个吸波单元的吸波能力。这样才能有效拓宽吸波的频段并使吸波的能力增强。
为了能获得性能好的吸波材料，颗粒的形状也是一个需要重点研究的因素。目前，吸波材料的形状有很多，比如球状、片状和针状等，并且各个形状的吸波材料在性能上也会存在差异。许多研究者觉得包含一定量的片状或者针状的颗粒会使吸波能力增强。
磁性材料一般是铁、钴、镍及其合金组成的具有磁性的物质，其种类繁多，但是在所有的磁性材料中，铁氧体由于廉价、性能优异，所以目前应用广泛。六方晶系的钡铁氧体与另外两种立方晶系的铁氧体不同，它的独特的结构使其具有较高的单轴磁晶各向异性、饱和磁化强度高、矫顽力大、性质稳定、抗腐蚀性强等特点，还因为高频下磁导率高、电阻大、电磁波易进入且高损耗，而且其结构为片状，这会有助于增强吸波能力。所以在吸波材料也具有优势，从而被应用到雷达及电磁防护、高密度磁记录、微波吸收等方面。虽然钡铁氧体成本低、吸波能力强、吸收频带较宽等的优点，但是尚有一些不足，如密度较大、耐温性能不好等，所以仍然需要进一步的研究。研究现状参见如下文献：王磊, 张玉军, 张伟儒等, “吸波材料的研究现状与发展趋势”, 《现代技术陶瓷》，卷25 (2004)，第23-26页。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有的钡铁氧体密度较大，耐温性能不好等缺点，提供一种制备工艺简便、形貌独特的具有良好吸波性能的钡铁氧体中空纤维及其制备工艺。
为了达到上述目的，本发明提供了一种钡铁氧体中空纤维吸波粉体的制备方法，该方法包含如下步骤：
步骤1，称取适量的硝酸钡和硝酸铁溶到一定质量的有机溶剂中；
步骤2，无机盐完全溶解后，加入适量的PVP，在磁力搅拌器上继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置直到气泡消除，前驱体溶液配制完成；
步骤3，采用同轴静电纺丝制备前驱体纤维；
步骤4，热处理得到钡铁氧体中空纤维。
较佳地，所述的有机溶剂选择二甲基甲酰胺或氯仿。
较佳地，所述的步骤3的静电纺丝方法是指：在静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节一定电压、推注速度和接收距离，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
较佳地，静电纺丝电压11-13KV（更优为13KV），推注速度0.5mm/min，接收距离15cm。
较佳地，所述的热处理是指将电纺的前驱体纤维置入马弗炉中，以一定的升温速率升温至800℃，保温一定时间。
较佳地，升温速率以5℃/min~15℃/min，保温2h-4h；更优地，升温速率以5℃/min，保温2h。
本发明还提供了一种根据上述的方法制备的钡铁氧体中空纤维吸波粉体，该粉体结构中空，由许多相互接触的直径300-500 nm颗粒沿直径方向混乱排列组成。
较佳地，中空纤维上颗粒的延伸方向沿着纤维方向，中空纤维样品为无序多晶体，微晶呈片状。
较佳地，所述钡铁氧体中空纤维吸波粉体，在2.0 mm，10.8GHz时反射损耗最大，达到-30dB。
在本发明的一个具体实施案例1中，所制备中空纤维粉体中空纤维矫顽力仅仅有102.01-391.98 Oe，饱和磁化强度高达102.1 emu/g；高的饱和磁化强度和低的矫顽力表明中空纤维显示出很强的磁化性能。
在本发明的一个具体实施案例1中，所制备中空纤维粉体中空纤维在2.0 mm 厚度， 10.8GHz 时的最大反射损耗可达-30dB，与普通实心纤维相比明显提高反射损耗。
本发明的有益效果：
本发明采用静电纺丝法制备出具有特殊形貌的钡铁氧体，中空纤维粉体由许多相互关联的直径300-500 nm颗粒沿直径方向混乱排列组成，明显提高吸波性能。用该方法制备的钡铁氧体中空纤维的优势在于：
（1）制备出特殊形貌钡铁氧体中空纤维，直径均匀，中空结构极大地增加了比表面。
（2）具有高的饱和磁化强度和低的矫顽力表明中空纤维显示出很强的磁化性能。
（3）与普通实心纤维相比明显提高反射损耗。
附图说明
图1是本发明的实施例1合成的钡铁氧体中空纤维前驱体扫描电子显微镜（SEM）图。
图2是本发明的实施例1合成的钡铁氧体中空纤维SEM图。
图3是本发明的实施例1合成的钡铁氧体中空纤维透射电子显微镜（TEM）图。
图4是本发明的实施例1合成的钡铁氧体中空纤维磁滞回线图。
图5是本发明的实施例1合成的钡铁氧体中空纤维反射损耗图。
具体实施方式
本发明提供的一种钡铁氧体中空纤维吸波粉体的制备方法，该方法包含如下步骤：
步骤1，称取适量的硝酸钡和硝酸铁（以摩尔比计1 : 11～12）溶到一定质量的有机溶剂中；
步骤2，无机盐完全溶解后，加入适量的PVP（以硝酸钡的质量计，2～6倍），在磁力搅拌器上继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置直到气泡消除，前驱体溶液配制完成；
步骤3，采用同轴静电纺丝制备前驱体纤维；
步骤4，800℃常规热处理得到钡铁氧体中空纤维。
本发明采用的同轴电纺与单轴电纺类似，不同的是，需要用到同轴针头，芯层溶液和外层溶液以不同的推注速度同时推注，使外层溶液包裹住芯层溶液后发生射流，制备出核壳结构的纤维，经过煅烧后芯层溶液去除，最终获得中空纤维。
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，通过10个案例详细说明了本发明各种变量的可变化范围。
实施例1
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP (分子量Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP（聚乙烯吡咯烷酮，polyvinyl pyrrolidone）完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离（铝箔到推注系统针头距离）15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
图1、图2分别为钡铁氧体中空纤维样品的前驱体与成品SEM图片，其中，钡铁氧体中空纤维直径约为300-500 nm。图3钡铁氧体中空纤维样品TEM图片，所制备中空纤维上颗粒的延伸方向沿着纤维方向，中空纤维样品为无序多晶体，微晶为片状。图4为钡铁氧体中空纤维磁滞回线图，饱和磁化强度为102.1 emu/g；高的饱和磁化强度表明中空纤维显示出很强的磁化性能。图5是本发明方法合成的钡铁氧体中空纤维反射损耗图，中空纤维样品在2.0 mm, 10.8GHz时反射损耗最大，达到-30 dB合适的微观结构可以调节性能和优化阻抗匹配特性从而实现大的反射损耗。
实施例2
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁11.5g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例3
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁11g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例4
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入4g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例5
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入6g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例6
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压11KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例7
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压12KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例8
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以10℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例9
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以15℃/min升温速率升温至800℃，保温2h，得到钡铁氧体中空纤维。
实施例10
钡铁氧体中空纤维，通过如下步骤制备：
（1）称取适量1g的硝酸钡和硝酸铁12g溶到20ml二甲基甲酰胺。
（2）无机盐完全溶解后，加入2g PVP(Mw=1 300 000)，在磁力搅拌器上500 转/分钟继续搅拌，直至PVP完全溶解，形成红褐色溶胶，静置几个小时消除气泡，前驱体溶液配制完成。
（3）在同轴电纺静电纺丝的接收装置-辊子上粘贴适量铝箔，调节电压13KV、推注速度0.5mm/min，接收距离15cm，进行纺丝，纺出的前驱体纤维收集到铝箔上，电纺完成后将前驱体纤维从铝箔纸上分离，制得前驱体纤维。
（4）将电纺的前驱体纤维放入马弗炉中，以5℃/min升温速率升温至800℃，保温4h，得到钡铁氧体中空纤维。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。