一种可调频率的吸波材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种吸波材料技术，尤其涉及一种可调频率的吸波材料及其制备方法。
背景技术：
：随着科学技术、工业发展和国防需求的进步，越来越多的电磁波存在于我们的周围，人们生活中逐渐充满了各种电磁辐射，从无线电广播、电视乃至电脑等各类电子设备的广泛使用，为我们的工作和生活带来便捷高效的同时，我们肉眼看不见的电磁辐射也正越来越多地充斥于我们的生活空间。日益增强的电磁密度，在改变我们生活的同时，也改变着我们周围的电磁环境，已有人形容如今生活在都市里人们，仿佛置身于“大微波炉”中，承受着各种电磁辐射的冲击。电磁辐射对人的作用主要有三种，即“热效应”、“非热效应”、“致癌、致突变、致畸作用”，除第一种热效应会在较强辐射作用下发生，后两种都是在较弱的电磁辐射的长期作用下的累积效应对人体产生有害的影响，电磁辐射功率密度小于1mw/cm2时，长时间照射虽不会引起人体体温明显的升高，但科学家已经揭示：多种频率高低不同的电磁波作用于人体时，会引起人体细胞中所含钙离子的大量流失，而这种钙离子的缺失对神经的有效传导、心血管功能的影响致关重要；电磁波还能引起体内物质产生共振现象，影响体内物质离子的运动，从而形成所谓的“非热效应”。最终会使人出现烦躁、头晕、疲劳、失眠、记忆力减退、脱发、植物神经紊乱和脑电图、心电图的变化等症状。从远期效应看，长期的电磁辐射可能诱发癌症，也可能引起染色体的畸变，具有致癌致突变作用。因此，在建筑空间中各类电子、电气产品及无线通讯设备的频繁使用，无时无刻不产生电磁辐射，电磁污染已引起人们广泛的关注。所谓吸波材料，即当电磁波穿过材料时，电磁能被其吸收，从而使入射电磁波的能量消耗，实际上是将电磁能转换为热能并散失掉。凡能使电磁波穿过其表面，并对电磁波的能量具有高损耗特征的材料，如在建筑物空间内使用吸波材料，可吸收空间内存在的电磁辐射，有效减轻辐射强度，从根本上改善有害辐射对人体的影响。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种可调频率的吸波材料。通过改变材料的离子含量调控吸波材料的吸波频率，用于生活中不同频率的电子产品设备的电磁保护。本发明的目的之二在于提供一种可调频率的吸波材料的制备方法。本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种可调频率的吸波材料，该吸波材料以碳酸钡、氧化铁为主料，氧化钴、氧化钛、氧化锆为离子掺杂调控辅料，经球磨、烧结制备而成；所述吸波材料的化学式为bafe12-2x(coti0.5zr0.5)xo19，其中x的取值范围为0.3-1.2。本发明的目的之二采用如下技术方案实现：一种可调频率的吸波材料的制备方法，包括：原料配料步骤：按照如下摩尔质量百分数的吸波材料组分配料：10-18mol％的碳酸钡、57-85mol％的氧化铁、0-5mol％的氧化钴、0-5mol％的氧化钛和0-5mol％的氧化锆；上述组分摩尔质量百分数之和为100％；一次球磨步骤：配料完后，加入去离子水和球磨铁球进行一次球磨，球磨时间为12-18小时，球磨转速220-250r/min，球磨结束后，取出磨料，在80-120℃烘箱内干燥；预烧结步骤：烘干后，过60目分样筛，放入烧结炉内进行烧结，然后随炉自然降温至室温，得到钡铁氧体预烧粉料；二次球磨步骤：将钡铁氧体预烧粉料加入去离子水和球磨铁球进行二次球磨，球磨时间10-12h，球磨转速250r/min；烧结成型步骤：将二次球磨料取出并烘干，加入粘合剂造粒成型并压制成坯件，再将坯件放入烧结炉中，在1150-1280℃温度下烧结4-6h，随炉降温至室温即得到所述可调频率的吸波材料。进一步地，在原料配料的步骤中，所有的吸波材料组分均为化学分析纯。进一步地，在一次球磨的步骤中，吸波材料的质量总和、去离子水、球磨铁球的重量比为1：(1.2-1.4)：4。进一步地，在预烧结的步骤中，放入烧结炉内后，以2℃/min的升温速率由室温升温至1000-1100℃并保温2-6h。进一步地，在二次球磨的步骤中，钡铁氧体预烧粉料、去离子水、球磨铁球的重量比为1:1:3.5。进一步地，在烧结成型的步骤中，所述粘合剂为聚乙烯醇、乙酸乙烯酯、丙烯酸等中的一种；所述粘合剂的加入量为二次球磨料总重量的5-20％。进一步地，在烧结成型的步骤中，所述压制成坯件的工序中压力为8-10mpa。进一步地，在一、二次球磨的步骤中，所述球磨铁球包括直径为1mm的小球和直径为3mm的大球，小球和大球的数量比例为3:1，球磨期间球磨方向每小时交替一次。相比现有技术，本发明的有益效果在于：由本发明制备方法制得的可调频率的吸波材料，具有吸波频带宽、功能强、可调范围宽等特点，并且作为铁氧体陶瓷材料，既能起到吸波隐身功能，又能成型形状复杂的部件，起到一定的承载作用，这种材料也是我国国防现代化急需的关键材料，对我国的军事雷达隐身技术方面，有很好的推动作用，对于提高我国的国防实力具有十分重要的意义。附图说明图1为本发明制备的吸波材料制备工艺流程图；图2为实施例1制备的吸波材料的反射率测试结果图；图3为实施例2制备的吸波材料的反射率测试结果图；图4为实施例3制备的吸波材料的反射率测试结果图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。本发明提供一种可调频率的吸波材料，该吸波材料以碳酸钡、氧化铁为主料，氧化钴、氧化钛、氧化锆为离子掺杂调控辅料，经球磨、烧结制备而成；所述吸波材料的化学式为bafe12-2x(coti0.5zr0.5)xo19，其中x的取值范围为0.3-1.2。本发明还提供一种可调频率的吸波材料的制备方法，包括：原料配料步骤：按照如下摩尔质量百分数的吸波材料组分配料：10-18mol％的碳酸钡、57-85mol％的氧化铁、0-5mol％的氧化钴、0-5mol％的氧化钛和0-5mol％的氧化锆；上述组分摩尔质量百分数之和为100％；一次球磨步骤：配料完后，加入去离子水和球磨铁球进行一次球磨，球磨时间为12-18小时，球磨转速220-250r/min，球磨结束后，取出磨料，在80-120℃烘箱内干燥；预烧结步骤：烘干后，过60目分样筛，放入烧结炉内进行烧结，然后随炉自然降温至室温，得到钡铁氧体预烧粉料；二次球磨步骤：将钡铁氧体预烧粉料加入去离子水和球磨铁球进行二次球磨，球磨时间10-12h，球磨转速250r/min；烧结成型步骤：将二次球磨料取出并烘干，加入粘合剂造粒成型并压制成坯件，再将坯件放入烧结炉中，在1150-1280℃温度下烧结4-6h，随炉降温至室温即得到所述可调频率的吸波材料。作为本发明的优选方案，在原料配料的步骤中，所有的吸波材料组分均为化学分析纯。作为本发明的优选方案，在一次球磨的步骤中，吸波材料的质量总和、去离子水、球磨铁球的重量比为1：(1.2-1.4)：4。作为本发明的优选方案，在预烧结的步骤中，放入烧结炉内后，以2℃/min的升温速率由室温升温至1000-1100℃并保温2-6h。作为本发明的优选方案，在二次球磨的步骤中，钡铁氧体预烧粉料、去离子水、球磨铁球的重量比为1:1:3.5。作为本发明的优选方案，在烧结成型的步骤中，所述粘合剂为聚乙烯醇、乙酸乙烯酯、丙烯酸等中的一种；所述粘合剂的加入量为二次球磨料总重量的5-20％。作为本发明的优选方案，在烧结成型的步骤中，所述压制成坯件的工序中压力为8-10mpa。作为本发明的优选方案，在一、二次球磨的步骤中，所述球磨铁球包括直径为1mm的小球和直径为3mm的大球，小球和大球的数量比例为3:1，球磨期间球磨方向每小时交替一次。实施例1可调频率的吸波材料，由如下步骤制备而得：(1)按照x＝0.3，bafe11.4co0.3(ti0.15zr0.15)o19化学计量比，称量7.69mol％碳酸钡、87.69mol％氧化铁、2.32mol％氧化钴、1.15mol％氧化钛和1.15mol％氧化锆；(2)用去离子水做磨介；以吸波材料粉料总质量：去离子水：球磨铁球＝1：1.2：4的比例进行一次球磨，在行星式球磨机中进行混合球磨，其中，球磨机转速220转/分钟，每1小时交替方向一次，一共18小时，混合均匀；对球磨后的粉料进行烘干，保持鼓风干燥箱温度为90℃，蒸发掉水分，得到干燥的粉体。(3)采用高温烧结炉对步骤(2)中的粉料进行预烧结，过60目分样筛，放入烧结炉内，以2℃/min的升温速率由室温升温至1100℃并保温4h，然后随炉自然降温至室温，得到钡铁氧体预烧粉料。(4)对烧结后的粉料加入进行二次球磨，钡铁氧体预烧粉料总质量：去离子水：球磨铁球的重量比为1：1：3.5，球磨时间12小时，球磨机转速220转/分钟，每小时交替方向一次；球磨后，采用步骤(2)的干燥方法对球磨后的粉料进行烘干。(5)加入粘合剂聚乙烯醇(pva)造粒成型并在8-10mpa下压制成坯件，再将坯件放入烧结炉中，采用高温烧结炉对陶瓷粉料进行烧结，烧结温度1200℃，保温6小时，得到吸波材料。如图2所示，实施例1制备得到的吸波材料的反射率显示，吸波材料的中心频率在4.45ghz。实施例2可调频率的吸波材料，由如下步骤制备而得：(1)按照x＝0.6，bafe10.8co0.3(ti0.15zr0.15)o19化学计量比，称量7.69mol％碳酸钡、83.08mol％氧化铁、4.61mol％氧化钴、2.31mol％氧化钛和2.31mol％氧化锆；(2)用去离子水做磨介；以吸波材料粉料总质量：去离子水：球磨铁球＝1：1.3：4的比例进行一次球磨，在行星式球磨机中进行混合球磨，其中，球磨机转速220转/分钟，每1小时交替方向一次，一共18小时，混合均匀；对球磨后的粉料进行烘干，保持鼓风干燥箱温度为90℃，蒸发掉水分，得到干燥的粉体。(3)采用高温烧结炉对步骤(2)中的粉料进行预烧结，过60目分样筛，放入烧结炉内，以2℃/min的升温速率由室温升温至1100℃并保温4h，然后随炉自然降温至室温，得到钡铁氧体预烧粉料。(4)对烧结后的粉料加入进行二次球磨，钡铁氧体预烧粉料总质量：去离子水：球磨铁球的重量比为1：1：3.5，球磨时间12小时，球磨机转速220转/分钟，每小时交替方向一次；球磨后，采用步骤(2)的干燥方法对球磨后的粉料进行烘干。(5)加入粘合剂聚乙烯醇(pva)造粒成型并在8-10mpa下压制成坯件，再将坯件放入烧结炉中，采用高温烧结炉对陶瓷粉料进行烧结，烧结温度1200℃，保温6小时，得到吸波材料。如图3所示，实施例2制备得到的吸波材料的反射率显示，吸波材料的中心频率在6.00ghz。实施例3可调频率的吸波材料，由如下步骤制备而得：(1)按照x＝1.2，bafe9.6co1.2(ti0.6zr0.6)o19化学计量比，称量7.69mol％碳酸钡、73.84mol％氧化铁、9.23mol％氧化钴、4.62mol％氧化钛和4.62mol％氧化锆；(2)用去离子水做磨介；以吸波材料粉料总质量：去离子水：球磨铁球＝1：1.4：4的比例进行一次球磨，在行星式球磨机中进行混合球磨，其中，球磨机转速220转/分钟，每1小时交替方向一次，一共18小时，混合均匀；对球磨后的粉料进行烘干，保持鼓风干燥箱温度为90℃，蒸发掉水分，得到干燥的粉体。(3)采用高温烧结炉对步骤(2)中的粉料进行预烧结，过60目分样筛，放入烧结炉内，以2℃/min的升温速率由室温升温至1100℃并保温4h，然后随炉自然降温至室温，得到钡铁氧体预烧粉料。(4)对烧结后的粉料加入进行二次球磨，钡铁氧体预烧粉料总质量：去离子水：球磨铁球的重量比为1：1：3.5，球磨时间12小时，球磨机转速220转/分钟，每小时交替方向一次；球磨后，采用步骤(2)的干燥方法对球磨后的粉料进行烘干。(5)加入粘合剂聚乙烯醇(pva)造粒成型并在8-10mpa下压制成坯件，再将坯件放入烧结炉中，采用高温烧结炉对陶瓷粉料进行烧结，烧结温度1200℃，保温6小时，得到吸波材料。如图4所示，实施例3制备得到的吸波材料的反射率显示，吸波材料的中心频率在10.2ghz。下面对实施例1-3制备得到的吸波材料采用反射率测量仪的进行测量，结果表1以及附图1-3所示。实施例1-3的吸波材料的中心频率吸波材料的中心频率/ghz实施例14.45实施例26.0实施例310.2上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。当前第1页12