一种氧化吸波剂及其制备方法与流程

本发明涉及电磁波吸收领域，更具体地，涉及一种氧化吸波剂及其制备方法。

背景技术：

磁性金属粉末是一种常见的雷达波吸收材料，由于其二维结构具有大的形状各向异性，可以突破snoek极限从而在2～18ghz频段内具有较高的磁导率，因此具有较好的电磁波吸收性能。但是磁性金属粉末一般由球磨法进行制备，然而这种方法制备的片状磁性金属吸波剂具有较大的微波介电常数，远远大于其微波磁导率，使其在雷达波频段内的阻抗匹配较差，影响其吸波性能的进一步提升。

目前，调控磁性金属吸波剂的介电常数的主要方法是在磁性金属粉末表面包覆一层绝缘壳层，如sio2、zno、mno2、sno2、y2o3等，使得其表面电阻降低，从而降低其微波介电常数。但是这种方法具有制备过程复杂、成本高等缺点。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种调控磁性金属吸波剂介电常数的方法。

本发明提供了一种氧化吸波剂的制备方法，包括：将醇溶液与双氧水混合，得到混合溶液；以及在所述混合溶液中加入吸波剂，使所述吸波剂进行表面氧化反应，得到氧化吸波剂，

其中，所述氧化吸波剂的介电常数小于所述吸波剂的介电常数。

在以上方法中，所述双氧水的质量分数为25～35％，所述醇溶液和所述双氧水的体积比为1～10:1～2。

在以上方法中，所述混合溶液与所述吸波剂的质量比为40～70:5～15。

在以上方法中，所述表面氧化反应的反应时间为1～2h，所述表面氧化反应的反应温度为常温。

在以上方法中，所述吸波剂为磁性金属粉末。

在以上方法中，所述磁性金属粉末包括铁硅铝粉、羰基铁粉、镍粉和钴粉中的一种或多种。

在以上方法中，所述醇溶液包括无水乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或多种。

在以上方法中，在所述混合溶液中加入所述吸波剂之后，进行振荡。

在以上方法中，所述振荡的频率为3～60hz。

本发明还提供了一种根据以上方法制备的氧化吸波剂。

本发明提供的调控吸波剂介电常数的方法，大大降低了磁性金属吸波剂的介电常数，提高了磁性金属吸波剂的吸波性能，并且该方法具有简单易行、成本低的优点。

附图说明

图1是对比例1中的片状fesial粉的扫描电镜图。

图2a和图2b分别是实施例1和2中的表面微氧化的片状fesial粉以及对比例1中的片状fesial粉的介电常数的实部和虚部的曲线图。

图3a和图3b分别是实施例1和2中的表面微氧化的片状fesial粉以及对比例1中的片状fesial粉的磁导率的实部和虚部的曲线图。

图4是以实施例1和2中的表面微氧化的片状fesial粉以及对比例1中的片状fesial粉为吸波剂的吸波涂层的吸波性能的曲线图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

本发明提供了一种氧化吸波剂的制备方法(即，调控磁性金属吸波剂介电常数的方法)，该方法包括将醇溶液和双氧水(质量分数为25～35％)以体积比(1～10:1～2)混合均匀，得到混合溶液，然后向该混合溶液中加入磁性金属粉末，振荡(振荡频率为3～60hz)，使得磁性金属粉末在混合溶液中充分分散，之后再放入超声波分散仪(功率为60～90w)或者振荡器(频率为3～60hz)中常温下进行表面微氧化反应1～2h，反应结束后，将产物用无水乙醇洗涤、以200～300r/min的转速离心、60～80℃干燥6～10h后，得到介电常数变化的表面微氧化磁性金属粉末，其中，磁性金属粉末包括但不限于铁硅铝粉(fesial粉)、羰基铁粉、镍粉和钴粉。

在以上方法中，双氧水的质量分数为25～35％，且无水乙醇和双氧水的体积比为1～10:1～2，如果双氧水的浓度过高，则磁性金属粉末的表面微氧化程度太高，限制了其吸波性能的进一步提高，而如果双氧水的浓度过低，则磁性金属粉末的表面微氧化程度太低，使得其介电常数变化不明显，不能有效改善其吸波性能。

在以上方法中，控制表面微氧化反应的反应时间为1～2h，如果反应时间太长，则使得磁性金属粉末的氧化程度太高，甚至使得粉末的整体被氧化，限制了该磁性金属粉末的吸波性能的提高；而如果反应时间太短，则磁性金属粉末的表面氧化程度太低，不能改善该磁性金属粉末的介电常数，因此，不能改善磁性金属粉末的吸波性能。

在以上方法中，混合溶液与磁性金属粉末的质量比为40～70:5～15，当磁性金属粉末的含量太低时，无法较好的控制氧化反应程度，可能使反应过快使得粉末的整体被氧化；当磁性金属粉末太高时，磁性金属粉末不能较好的在混合溶液中分散，并且不能较好的与混合溶液接触并且被混合溶液氧化，因此，不利于磁性金属粉末的表面微氧化，进而不利于磁性金属粉末的介电常数的降低。

在以上方法中，醇溶液包括无水乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或多种，在双氧水中加入醇溶液可有效减慢反应速率，从而使得反应可仅控制在磁性金属粉末的表面，如果不添加醇溶液，则磁性金属粉末在双氧水中的反应会进行太快而使得磁性金属粉末的氧化程度太高，进而限制了该磁性金属粉末的吸波性能的提高。

下面以片状fesial粉为例。

实施例1

将无水乙醇和质量分数为30％的双氧水以体积比1:1混合均匀，得到混合溶液，然后向该混合溶液中加入片状fesial粉，混合溶液与片状fesial粉的质量比为60:10，振荡，使得片状fesial粉在混合溶液中充分分散，之后再放入振荡器中常温下进行表面微氧化反应1h，反应结束后，将产物用无水乙醇洗涤、离心、干燥后，得到表面微氧化的片状fesial粉。

实施例2

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例2的表面微氧化反应时间为2h。

实施例3

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例3的表面微氧化反应时间为1.5h。

实施例4

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例3中双氧水的质量分数为25％，且无水乙醇和双氧水的体积比为3:2。

实施例5

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例3中双氧水的质量分数为35％，且无水乙醇和双氧水的体积比为10:1。

实施例6

与实施例1的制备方法一致，不同的是实施例3中双氧水的质量分数为25％，且无水乙醇和双氧水的体积比为1:2。

实施例7

将丙醇和质量分数为30％的双氧水以体积比1:1混合均匀，得到混合溶液，然后向该混合溶液中加入羰基铁粉，混合溶液与羰基铁粉的质量比为40:5，振荡，使得羰基铁粉在混合溶液中充分分散，之后再放入振荡器中常温下进行表面微氧化反应1h，反应结束后，将产物用无水乙醇洗涤、离心、干燥后，得到表面微氧化的羰基铁粉。

实施例8

将异丙醇和质量分数为35％的双氧水以体积比5:1混合均匀，得到混合溶液，然后向该混合溶液中加入镍粉，混合溶液与镍粉的质量比为70:15，振荡，使得镍粉在混合溶液中充分分散，之后再放入振荡器中进行常温下表面微氧化反应1h，反应结束后，将产物用无水乙醇洗涤、离心、干燥后，得到表面微氧化的镍粉。

实施例9

将异丙醇和丁醇(体积比为1:1)和质量分数为35％的双氧水以体积比8:1混合均匀，得到混合溶液，然后向该混合溶液中加入钴粉，混合溶液与钴粉的质量比为65:12，振荡，使得钴粉在混合溶液中充分分散，之后再放入振荡器中常温下进行表面微氧化反应1h，反应结束后，将产物用无水乙醇洗涤、离心、干燥后，得到表面微氧化的钴粉。

对比例1

未进行表面微氧化的片状fesial粉。

通过本领域中常用的方法测试实施例1至实施例9中表面微氧化的磁性金属粉末以及对比例1中的片状fesial粉的介电常数和磁导率，并且以实施例1至实施例9中制备的表面微氧化的磁性金属粉末以及对比例1中的片状fesial粉为吸波剂(填充率80～90％)制备成吸波涂层，通过本领域中常用的方法测其吸波性能，测试结果如下表1所示：

表1

由实施例1、2和对比例1的结果并且由图2a至图3b可知，在没有进行表面微氧化前，片状fesial粉的介电常数实部和虚部都比较高(如图2a和图2b所示)，在1ghz频率处的介电常数实部和虚部分别为175和46，远远大于其微波磁导率(如图3a和图3b所示)，使其在雷达波频段内的阻抗匹配较差，影响其吸波性能的进一步提升。当通过本发明的方法将片状fesial粉放入到无水乙醇和双氧水的混合液中振荡一段时间后，fesial表面发生微氧化，其介电常数发生了明显的下降(如图2a和图2b所示)，在振荡氧化1h后，其在1ghz频率处的介电常数分别下降至130和35；在振荡氧化2h后，其在1ghz处的介电常数分别下降至112和28；这是由于无水乙醇和双氧水的混合溶液能够微氧化片状fesial粉的表面，片状fesial粉经过表面微氧化处理后，介电常数发生明显下降，并且磁导率变化不大(如图3a和图3b所示)，使其在雷达波频段内的阻抗匹配得到改善，吸波性能有了明显的提升。

将实施例1至实施例2中的表面微氧化的片状fesial粉制成的2mm吸波涂层的吸波性能与对比例1中的片状fesial粉制成的2mm吸波涂层的吸波性能进行比较可知，如图4及上表1可知，未进行表面微氧化之前，fesial涂层反射率<-5db的带宽为0.62ghz；表面微氧化1h后，fesial涂层反射率<-5db的带宽为0.86ghz；表面微氧化2h后，fesial涂层反射率<-5db的带宽为1.11ghz；结果说明表面微氧化可以有效地调控磁性金属吸波剂介电常数，进而提高了片状fesial粉的吸波性能。

此外，将实施例3、实施例4至6以及实施例7至9与实施例1和2的结果进行比较可知，双氧水浓度的变化、微氧化反应的时间在1～2h内的变化、磁性金属粉末种类(如羰基铁粉、镍粉和钴粉)的变化以及混合溶液与磁性金属粉末的质量比在40～70:5～15内的变化，均可以降低相应的磁性金属粉末的介电常数，这是由于在该范围内改变时，仍保证了相应的磁性金属粉末表面的微氧化，因而降低了相应的磁性金属粉末的介电常数，进而提高了相应的磁性金属粉末的吸波性能。

本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。