本发明涉及吸波技术领域，尤其涉及一种含钡铁氧体的复合纤维吸波材料。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。
碳纤维具有优良的导电性能。早期研究中，碳纤维作为树脂增强体加入，添加的碳纤维量达40％甚至更多，这种碳纤维复合材料对电磁波几乎是全反射，只有经过特殊处理的碳纤维才具有一定的吸波性能。其处理方法主要有：将碳纤维的横截面做成三叶形或有棱角的方形等异型截面；制备螺旋型纤维：对其进行表面改性，在其表面涂覆含有电磁损耗介质的树脂，沉积一层微小孔穴的碳粉，喷涂镍或氟化物处理等；采用低温烧制特定电导率的纤维。
但上述处理方法技术繁琐，且导致成本上升较多。近年来，随着石墨烯纤维的出现，因为优秀的性能，在各个领域获得广泛的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种含钡铁氧体的复合纤维吸波材料，能够使得材料吸波性能优异。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种含钡铁氧体的复合纤维吸波材料，其组成按重量份包括：
环氧树脂基体 40-60
固化剂 2-10
石墨烯纤维 10-30
活性炭纤维 10-20，和
钡铁氧体微波吸收剂 5-15
石墨 10-20；其中，
所述石墨烯纤维与活性炭纤维均为纤维束结构，所述石墨烯纤维与活性炭纤维束垂直间隔交错分散在环氧树脂中，形成等间距的阵列，所述间距不超过10mm，所述钡铁氧体微波吸收剂分散在所述石墨烯纤维和活性炭纤维束上，所述石墨均匀分散在所述环氧树脂中。
所述钡铁氧体的制备方法，包括：
(1)按照摩尔比1:12:(6-26)的比例将硝酸钡、硝酸铁和柠檬酸混合并形成水溶液；
(2)向溶液中加入氨水，直至pH 4-7，水浴85-95℃恒温加热1-3小时使其反应；
(3)将反应物烘干，得到干凝胶；
(5)将干凝胶于550-750℃下煅烧，保温1-3小时，得到BaFe12O19钡铁氧体。
经X射线衍射图谱，表明本发明制备得到的钡铁氧体为磁铅石型六角钡铁氧体BaFe12O19。其片径为8-26μm，无团聚现象。其矫顽力Hc为368kA/m以上，远高于其他方法制备得到的钡铁氧体的200kA/m左右。由于矫顽力越大，磁损耗越强，因此吸波性能越好，因此本发明制备得到的钡铁氧体具备更优秀的吸波吸能。
本发明经过试验验证，所述纤维杂乱无序分散在环氧树脂中，或横向分散在环氧树脂中，其吸波效果均劣于本发明的垂直分散。本发明的所述纤维束间隔交错垂直分散，相较于单一材料的分散，其吸波效能明显提高。
本发明经过优化试验，将所述石墨分散在环氧树脂中，而四氧化三铁吸收剂通过分散在纤维束上进而形成阵列，该独特结构会增加吸波性能。
为增加所述吸波材料的性能，本发明对所述环氧树脂和固化剂也做了进一步优化。
优选的，所述环氧树脂基体原料按重量份组成如下：含磷环氧树脂60-80份，端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂5-11份。
优选的，所述固化剂由含氮酚醛树脂、苯酚型酚醛树脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1组成。本发明采用上述固化剂，其不仅起到固化环氧树脂的作用，还可以有效阻止石墨烯纤维的团聚，增加其分散性能，有利于吸波性能的提高。
本发明采用特定的环氧树脂、固化剂与吸波材料配合，并采用特定的复合纤维束排列方向，及采用石墨和四氧化三铁形成阵列，使得各个要素之间产生协同效应，来提高材料的吸波性能。本发明的吸波材料从10-18GHz都有大于-30dB的反射衰减。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种含钡铁氧体的复合纤维吸波材料，其组成按重量份包括：
环氧树脂基体 40
固化剂 10
石墨烯纤维 30
活性炭纤维 20，和
钡铁氧体微波吸收剂 5
石墨 20；其中，
所述石墨烯纤维与活性炭纤维均为纤维束，所述石墨烯纤维与活性炭纤维束垂直间隔交错分散在环氧树脂中，形成等间距的阵列，所述间距不超过10mm，所述钡铁氧体微波吸收剂分散在所述石墨烯纤维和活性炭纤维束上，所述石墨均匀分散在所述环氧树脂中
所述环氧树脂基体原料按重量份组成如下：含磷环氧树脂60-80份，端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂5-11份。
所述固化剂由含氮酚醛树脂、苯酚型酚醛树脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1组成。
实施例2
一种含钡铁氧体的复合纤维吸波材料，其组成按重量份包括：
环氧树脂基体 60
固化剂 2
石墨烯纤维 10
活性炭纤维 10，和
钡铁氧体微波吸收剂 5；其中，
所述石墨烯纤维与活性炭纤维均为纤维束，所述石墨烯纤维与活性炭纤维束垂直间隔交错分散在环氧树脂中，形成等间距的阵列，所述钡铁氧体微波吸收剂均匀分散在所述环氧树脂中。
所述环氧树脂基体原料按重量份组成如下：含磷环氧树脂60-80份，端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂5-11份。
所述固化剂由含氮酚醛树脂、苯酚型酚醛树脂和二氨基二苯砜按重量比2:4:1组成对比例1
采用单一石墨烯纤维，其余与实施例1相同；
对比例2
采用单一经过表面处理的碳纤维，其余与实施例1相同。
实施例3
四氧化三铁分散于环氧树脂而不是纤维束中，其余与对比文件1相同。
对比例1-2所制备的吸波材料从10-18GHz都有小于-18dB的反射衰减，而实施例1-2的反射衰减均大于-30dB。由此说明，相较于单一纤维束，本发明的混合纤维束间隔排列，效果提高更明显，二者具备协同效应。
对比例3与实施例1对比说明，本发明通过将四氧化三铁吸波材料分散/涂覆在纤维束上构成阵列，与分散在环氧树脂中的石墨产生协同作用。