本发明涉及铁氧体系吸波材料技术领域，具体为一种轻质、吸波频带宽的磁性氧化铁基复合吸波材料。
背景技术：
随着无线电通讯技术的快速发展，越来越多的电子产品、设备为人们的日常生活及社会建设提供了巨大的便利与帮助。与此同时，这些电子产品设备在工作过程中产生的电磁辐射和电磁波干扰不仅会影响到人类正常的通讯无法进行，而且会导致人类生存空间的电磁环境日益恶化，严重影响人类的生产和生活质量，甚至直接威胁到人类的健康。所以，控制电磁辐射污染，在表面涂层以抵挡并削弱电磁波辐射的材料—吸波材料，已经越来越引起广泛的关注。所谓吸波材料，指能够将投射到其表面的电磁波能量进行散射衰减的一类材料，它是通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者其它形式能量而达到吸波的目的。
铁氧体系吸波材料是一类传统的吸波材料，其引起电磁波能量损耗衰减的机理主要是畴壁共振和自然共振。与金属或合金磁性材料相比，铁氧体具有良好的频率特性，铁氧体材料是一种兼有复磁导率和复介电常数的双复介质(一般铁氧体的电阻率是108-1010ω·cm，而一般金属或合金的为10-6-10-4ω·cm)，在介电损耗方面对电磁波的吸收主要来自极化效应，而在磁损耗方面，对电磁波的损耗吸收主要是由自然共振决定的，所以铁氧体吸波材料可以同时产生磁损耗和介电损耗，吸波性能良好。
而fe3o4作为铁氧体系吸波材料的其中之一，具有自然资源丰富、对环境无污染、制备工艺简单、吸波强度强等优点，一直受到人们的广泛关注。但是fe3o4吸波材料存在密度大(4.9～5.3g/cm3)、吸收频带较窄(一般在8～12ghz或8～18ghz)、在2～8ghz低频段吸收效果不理想等不足之处，因此其难以同时满足理想吸波材料的质量轻、吸波频带宽的综合性能要求。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种轻质、吸波频带宽的磁性氧化铁基复合吸波材料，解决了目前单一体系的fe3o4吸波材料，存在密度大(4.9～5.3g/cm3)、吸收频带较窄(一般在8～12ghz或8～18ghz)、在2～8ghz低频段吸收效果不理想的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种轻质、吸波频带宽的磁性氧化铁基复合吸波材料，包括以下重量份数配比的原料：30～50份的纳米四氧化三铁(fe3o4)、3份的平均粒径≤5um的sio2、3份的平均粒径≤5um的b2o3、5份的平均粒径≤5um的al2o3、15份的石墨粉末；
以纳米四氧化三铁(fe3o4)为原料，制备得到微米级的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠，采用hummers法以石墨粉末为原料，制备得到氧化石墨烯胶体，将制备的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠与氧化石墨烯胶体进行球磨、热压烧结处理，制备得到轻质、吸波频带宽的磁性氧化铁基复合吸波材料。
优选的，所述对制备的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠与氧化石墨烯胶体进行球磨过程具体为：以无水乙醇为溶剂，球磨转速为300r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2h。
优选的，所述四氧化三铁(fe3o4)空心微珠的平均粒径≤10um。
优选的，热压烧结处理步骤具体为：在温度550～600℃、压力15～25mpa下进行真空烧结。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明以纳米四氧化三铁(fe3o4)为原料，制备得到平均粒径≤10um的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠，采用hummers法以石墨粉末为原料，制备得到氧化石墨烯胶体，将制备的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠与氧化石墨烯胶体进行球磨、热压烧结处理，制备得到轻质、吸波频带宽的磁性氧化铁基复合吸波材料，且该复合吸波材料的有效吸收频带宽度范围为2.57～16.9ghz、密度为1.26～1.35g/cm3；从而解决了目前单一体系的fe3o4吸波材料，存在密度大(4.9～5.3g/cm3)、吸收频带较窄(一般在8～12ghz或8～18ghz)、在2～8ghz低频段吸收效果不理想的技术问题。
具体实施方式
纳米四氧化三铁(fe3o4)，平均粒径10～20nm，纯度>99.9％，振实密度4.8～5.1g/cm3，黑色粉末，南京宏德纳米材料有限公司；
实施例一：
(1)四氧化三铁(fe3o4)空心微珠的制备
将30g纳米四氧化三铁(fe3o4)、3g平均粒径≤5um的sio2、3g平均粒径≤5um的b2o3、5g平均粒径≤5um的al2o3，充分混合膨化之后置于电熔坩埚中，在1200℃下熔制，使用甲烷烧制2h，将熔制好的玻璃液冷却，经过收集器收集后，通过漂浮在水面上收集平均粒径≤10um的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠；
(2)氧化石墨烯胶体的制备
a.将10g石墨粉末、10g硝酸钠和450ml浓硫酸在冰浴条件下混合，搅拌15min，将60g高锰酸钾缓慢加入到混合溶液中，并不断搅拌形成一个绿紫色的混合溶液，控制混合液温度低于20℃；
b.将上述混合溶液移置恒温水浴锅内，在25℃下反应1h，期间保持适度的搅拌得到黏稠状液体；
c.向上述混合溶液中缓慢加入400ml蒸馏水，然后放入到温度为80℃的水浴锅内加热30min，之后取出加入500ml蒸馏水停止反应后，加入50ml质量分数为30％的过氧化氢溶液，混合物溶液的颜色由棕色变为亮黄色并产生大量的气泡；
d.采用质量分数为3％的hcl和去离子水反复清洗制得的氧化石墨，直到溶液的ph值＝7为止，然后超声分散1h，得到氧化石墨烯胶体；
(3)磁性氧化铁基复合吸波材料的制备
a.将步骤(1)中的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠、步骤(2)中的氧化石墨烯胶体与100ml无水乙醇一起放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为300r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2h，得到氧化石墨烯包覆型四氧化三铁(fe3o4)空心微珠浆料；
b.将步骤(a)中的浆料装入等静压模具中，在温度100℃、压力20mpa下压制成型，制备得到前驱体；
c.将步骤(b)中压制成型的前驱体置于真空炉中，在压力15mpa下，以10℃/min的升温速率，从室温升温至550℃，并于温度550℃、压力15mpa下真空烧结3h；
之后，以10℃/min的退火速率，降温至室温时取出，制备得到磁性氧化铁基复合吸波材料；
(4)对步骤(3)制备的磁性氧化铁基复合吸波材料进行性能测试，其有效吸收频带宽度范围为2.57～16.9ghz、密度为1.35g/cm3。
实施例二：
(1)四氧化三铁(fe3o4)空心微珠的制备
将50g纳米四氧化三铁(fe3o4)、3g平均粒径≤5um的sio2、3g平均粒径≤5um的b2o3、5g平均粒径≤5um的al2o3，充分混合膨化之后置于电熔坩埚中，在1200℃下熔制，使用甲烷烧制2h，将熔制好的玻璃液冷却，经过收集器收集后，通过漂浮在水面上收集平均粒径≤10um的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠；
(2)氧化石墨烯胶体的制备
a.将15g石墨粉末、10g硝酸钠和450ml浓硫酸在冰浴条件下混合，搅拌15min，将60g高锰酸钾缓慢加入到混合溶液中，并不断搅拌形成一个绿紫色的混合溶液，控制混合液温度低于20℃；
b.将上述混合溶液移置恒温水浴锅内，在25℃下反应1h，期间保持适度的搅拌得到黏稠状液体；
c.向上述混合溶液中缓慢加入400ml蒸馏水，然后放入到温度为80℃的水浴锅内加热30min，之后取出加入500ml蒸馏水停止反应后，加入50ml质量分数为30％的过氧化氢溶液，混合物溶液的颜色由棕色变为亮黄色并产生大量的气泡；
d.采用质量分数为3％的hcl和去离子水反复清洗制得的氧化石墨，直到溶液的ph值＝7为止，然后超声分散1h，得到氧化石墨烯胶体；
(3)磁性氧化铁基复合吸波材料的制备
a.将步骤(1)中的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠、步骤(2)中的氧化石墨烯胶体与100ml无水乙醇一起放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为300r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2h，得到氧化石墨烯包覆型四氧化三铁(fe3o4)空心微珠浆料；
b.将步骤(a)中的浆料装入等静压模具中，在温度120℃、压力30mpa下压制成型，制备得到前驱体；
c.将步骤(b)中压制成型的前驱体置于真空炉中，在压力25mpa下，以10℃/min的升温速率，从室温升温至600℃，并于温度600℃、压力25mpa下真空烧结3h；
之后，以10℃/min的退火速率，降温至室温时取出，制备得到磁性氧化铁基复合吸波材料；
(4)对步骤(3)制备的磁性氧化铁基复合吸波材料进行性能测试，其有效吸收频带宽度范围为2.57～16.9ghz、密度为1.28g/cm3。
实施例三：
(1)四氧化三铁(fe3o4)空心微珠的制备
将40g纳米四氧化三铁(fe3o4)、3g平均粒径≤5um的sio2、3g平均粒径≤5um的b2o3、5g平均粒径≤5um的al2o3，充分混合膨化之后置于电熔坩埚中，在1200℃下熔制，使用甲烷烧制2h，将熔制好的玻璃液冷却，经过收集器收集后，通过漂浮在水面上收集平均粒径≤10um的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠；
(2)氧化石墨烯胶体的制备
a.将20g石墨粉末、10g硝酸钠和450ml浓硫酸在冰浴条件下混合，搅拌15min，将60g高锰酸钾缓慢加入到混合溶液中，并不断搅拌形成一个绿紫色的混合溶液，控制混合液温度低于20℃；
b.将上述混合溶液移置恒温水浴锅内，在25℃下反应1h，期间保持适度的搅拌得到黏稠状液体；
c.向上述混合溶液中缓慢加入400ml蒸馏水，然后放入到温度为80℃的水浴锅内加热30min，之后取出加入500ml蒸馏水停止反应后，加入50ml质量分数为30％的过氧化氢溶液，混合物溶液的颜色由棕色变为亮黄色并产生大量的气泡；
d.采用质量分数为3％的hcl和去离子水反复清洗制得的氧化石墨，直到溶液的ph值＝7为止，然后超声分散1h，得到氧化石墨烯胶体；
(3)磁性氧化铁基复合吸波材料的制备
a.将步骤(1)中的四氧化三铁(fe3o4)空心微珠、步骤(2)中的氧化石墨烯胶体与100ml无水乙醇一起放置在不锈钢球磨容器内，容器内置有15个10mm的不锈钢小球，置于球磨仪上，调整球磨转速为300r/min，每球磨30min间歇5min，球磨时间为2h，得到氧化石墨烯包覆型四氧化三铁(fe3o4)空心微珠浆料；
b.将步骤(a)中的浆料装入等静压模具中，在温度110℃、压力25mpa下压制成型，制备得到前驱体；
c.将步骤(b)中压制成型的前驱体置于真空炉中，在压力20mpa下，以10℃/min的升温速率，从室温升温至600℃，并于温度600℃、压力20mpa下真空烧结3h；
之后，以10℃/min的退火速率，降温至室温时取出，制备得到磁性氧化铁基复合吸波材料；
(4)对步骤(3)制备的磁性氧化铁基复合吸波材料进行性能测试，其有效吸收频带宽度范围为2.57～16.9ghz、密度为1.26g/cm3。