专利名称：陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于吸收电磁波的复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着无线通信技术和雷达技术的迅速发展和广泛应用，空间中的各类电磁 波强度正在急剧增加，这些电磁波在输运信息的同时也会造成严重的危害，电 磁污染的存在一方面容易造成无线通信的相互干扰和高频电子机器的误动作， 另一方面长期的电磁辐射也会严重危害身体健康；电磁泄密则容易导致商业秘 密、技术秘密等信息的外流。采用电磁波吸收技术吸收空间中有害的杂散电磁 波是解决上述问题的有效手段之一，现有的吸波材料，包括铁氧体粉末、金属 粉末、FeCo/Si02、 Fe/Cf 、 Fe/CNT等，存在吸波效率低、制备工艺较复杂， 难于实现大规模的工业生产的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有吸波材料吸波效率低、制备工 艺较复杂，难于实现大规模的工业生产的问题，提供了一种陶瓷晶须/铁磁金 属复合吸波材料及其制备方法。
本发明陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料为表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷 晶须制成；所述的铁磁金属镀层为Co或FeCo;所述的铁磁金属镀层厚度为 0.05pm l pin;所述的陶瓷晶须为SiC晶须或A118B4033晶须；所述的陶瓷晶 须长度为0.1 1000nm，直径为0.1 10pm，长径比为10 100。
本发明陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料的制备方法如下将表面镀有铁 磁金属镀层的陶瓷晶须在温度为300 400°C、热处理气氛为氢气或氩气的条 件下热处理60分钟，即得陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料。
采用本方法得到的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料表面镀层光滑致密， 复数介电常数和复数磁导率均有明显的提高，本方法所得陶瓷晶须/铁磁金属 复合吸波材料作为电磁波吸收涂层，最大吸收达到78dB，大于10dB的吸收带 宽高达4GHz，并且本方法简单易行适合大规模生产。
图1是具体实施方式
十九未经热处理的Al18B4033w/C0复合粉体表面镀层 形貌图。图2是具体实施方式
十九中经过热处理的Al18B4033w/Co复合粉体表 面镀层形貌图。图3是具体实施方式
十九中Al18B4033w/Co复合粉体表面镀层 热处理前后镀层中成分对比图；^表示热处理之前Al18B4033w/Co复合粉体 表面镀层中元素含量，《表示热处理之后Al18B4033w/Co复合粉体表面镀层中 元素含量。图4是具体实施方式
十九中热处理前后Al18B4033w/Co复合粉体复 数介电常数对比图；图中a和b表示热处理之后Al18B4033w/Co复合粉体的复 数介电常数的实部及虚部曲线，图中c和d表示未经热处理的Al18B4033w/Co 复合粉体的复数介电常数实部及虚部曲线。图5是具体实施方式
十九中热处 理前后Al18B4033w/Co复合粉体复数磁导率的对比图；图中a和b表示热处理 之后Al18B4033w/Co复合粉体复数磁导率的实部和虚部曲线，图中c和d表示 未经热处理的Al18B4033w/Co复合粉体复数磁导率的实部和虚部曲线。图6是具体实施方式
十九中未经热处理的Al18B4033w/Co复合粉体作为吸收剂的电磁 波吸收涂层的吸收效率云图。图7是具体实施方式
十九中经过热处理的 Al18B4033w/Co复合粉体作为吸收剂的电磁波吸收涂层的吸收效率云图。图8 是具体实施方式
十九中经过热处理的Al18B4033w/Co复合粉体作为吸收剂的不 同厚度涂层的电磁波吸波性能曲线图。图9是具体实施方式
十九中未经热处理 的Al18B4033w/FeCo复合粉体表面镀层形貌图。图10是具体实施方式
十九中 经过热处理的Al18B4033W/FeC0复合粉体表面镀层形貌图。图11是具体实施 方式十九中热处理前后Al18B4033w/FeCo复合粉体表面镀层的XRD图谱；a 表示未经热处理的Al18B4033w/FeCo复合粉体表面镀层的XRD曲线，b表示 经热处理的Al18B4033w/FeCo复合粉体表面镀层的XRD曲线，國表示 Al18B4033w，肇表示FeCo。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方 式间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料由表面 镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须制成。本实施方式中所述的铁磁金属镀层为Co或FeCo。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是所述的铁磁金属 镀层厚度为0.05pm l pm。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是所述的陶瓷晶须 为SiC晶须或A118B4033晶须。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一或三不同的是所述的陶瓷 晶须长度为0.1 1000pm，直径为0.1 10(im，长径比为10 100。其它与具 体实施方式一或三相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶须
长度为100 900pm。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶须 长度为200 800pm。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶须 长度为300 700pm。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶须 长度为400 60(^m。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶须 长度为500)im。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶须 直径为0.1 10jmi。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
须直径为2 8]am。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶 须直径为3 7]im。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶 须直径为5pm。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
须长径比为20 90。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶须长径比为30 80。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
须长径比为40 70。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
须长径比为45 60。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述的陶瓷晶
须长径比为50。其它与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
十九本实施方式中于陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料的
制备方法如下将表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须在温度为300 400°C、 热处理气氛为氢气或氩气的条件下热处理60分钟，即得陶瓷晶须/铁磁金属复
合吸波材料。
本实施方式中的热处理在管式炉中进行。本实施方式中所述的陶瓷晶须为
SiC晶须或A118B4033晶须。本实施方式中所述的铁磁金属镀层为Co或FeCo。 本实施方式中Co镀层或FeCo镀层的厚度为0.05jim 1 pm。
本实施方式中陶瓷晶须表面化学镀FeCo的方法如下 一、将陶瓷晶须粗 化处理，再敏化-活化处理，再加入去离子水制得陶瓷晶须悬浊液；二、在保 持2(TC 30。C温度下，将pH值为12 12.5的主盐络合液和稳定剂溶液的混 合溶液加入到陶瓷晶须悬浊液中，然后以2 5滴/分钟的滴速滴加pH值为 13 13.5的还原剂溶液，在保持温度为2(TC 3(TC、 pH值为12 13、超声振 荡功率为2 kW 4 kW的条件下超声波振荡2分钟 60分钟，过滤，用去离 子水清洗3次，然后在温度为8(TC的条件下烘干，即完成了对陶瓷晶须表面 进行化学镀，得到AhsB4033w/FeCo复合粉体；其中步骤二所述的主盐络合液 的体积与步骤一中陶瓷晶须的质量比为200mL 500 mL: lg;步骤二所述的 主盐络合液由CoS04'7H20、 FeS04'7H20、 C4H406Na2'2H20 、 (,)2804和去 离子水组成，其中主盐络合液中CoSCV7H20的浓度为3 10 g/L，FeSCV7H20 的浓度为3 10 g/L， C4H406Na2'2H20的浓度为15 卯g/L， (NH4)2S04的 浓度为20 200g/L;步骤二所述的稳定剂溶液为浓度为2 6g/U々Na2B407 溶液；步骤二中所述的还原剂溶液由NaBH加入pH值为13 13.5的NaOH 溶液制得，其中NaBH与步骤一所述陶瓷晶须的质量比为2 5: 1 。本实施方式中陶瓷晶须表面化学镀CO的方法如下 一、将陶瓷晶须粗化 处理，再敏化-活化处理，再加入去离子水制得陶瓷晶须悬浊液；二、将步骤
一得到的陶瓷晶须悬浊液加入Co镀液，然后在pH值为7 11.5、温度为3(TC 60°C 、超声振荡功率为2 kW 4 kW的条件下超声振荡20分钟 60分钟，过 滤，再用去离子水清洗3次，然后在温度为6(TC 8(TC的条件下烘干，即完 成了对陶瓷晶须表面进行化学镀，得到Al18B4033w/C0复合粉体；其中步骤二 所述的Co镀液由CoSCV7H20、 Na3C6H5(V2H20、 NaH2P02'H20、 113803和去 离子水组成，Co镀液中CoSCV7H20的浓度为15 50 g/L， Na3C6H507.2H20 的浓度为30 150 g/L， NaH2P02-H20的浓度为15 50 g/L， H3B03的浓度 为20 40 g/L;步骤一中的陶瓷晶须的质量与步骤二中Co镀液的体积比为 lg: 400 1000mL。
本实施方式步骤一中将经过粗化处理、敏化-活化处理的陶瓷晶须的质量 与去离子水的体积按照lg:10ml 20ml的比例混合，然后超声振荡10 20分 钟制成陶瓷晶须悬浊液。
本实施方式步骤二中先将步骤一得到的陶瓷晶须悬浊液加入到温度为 60。C 7(TC的二倍浓度的Co镀液中得到混合溶液，然后再用浓度为80g/L的 NaOH溶液和去离子水调节混合溶液的pH值为7 11.5，其中二倍浓度的Co 镀液中CoS04'7H20的浓度为30 g 100 g/L，Na3C6H507'2H20的浓度为60 g 300 g/L， NaH2P02'H20的浓度为30 g 100 g/L， H3B03的浓度为40 g 80 g/L。
图1是本实施方式中未经热处理的Al18B4033w/Co复合粉体表面镀层形貌 图，可见Al18B4033w表面粗糙疏松Co镀层不连续。
图2是本实施方式中经过热处理的Al18B4033w/Co复合粉体表面镀层形貌 图，可见经过热处理后Al18B4033w晶须表面粗糙疏松Co镀层变的光滑致密(这 种演变与氢气环境中局部氧化物的还原以及原子的表面扩散行为有关)，在 Al18B4033w晶须表面获得了连续的镀层。
图3是本实施方式中Al18B4033w/Co复合粉体表面镀层热处理前后镀层中 成分对比图，从图3看出热处理之后镀层中的氧含量下降、钴含量增加，这 说明氢热处理能够还原镀层表面的氧化薄层，使镀层表面的Co含量增加。
将本实施方式得到的经过热处理的A118B4033晶须表面镀层和未经热处理的A118B4033晶须表面镀层分别与石蜡按照1:4的体积比混合，然后将得到的 混合物分别在网络矢量分析器上进行电磁性能测试，热处理前后 Al18B4033w/C0复合粉体复数介电常数对比图如图4所示，热处理前后 Al18B4033w/Co复合粉体复数磁导率的对比图如图5所示，由图4和图5可见 经过热处理之后的Al18B4033W/Co复合粉体的复数介电常数和复数磁导率均有 明显的提高，其中介电常数提高尤其明显，而且还观察到了明显的介电弛豫行 为。结果表明热处理能够提高Al18B4033W/Co复合粉体的电磁性能。
通过传输线定理对由经过热处理的Al18B4033w/Co复合粉体作为吸收剂的 电磁波吸收涂层的吸波性能进行计算，所得电磁波吸收涂层的电磁波吸收效率 云图如图7所示，不同厚度涂层的吸波性能曲线如图8所示，通过图6(中未 经热处理的Al18B4033W/Co复合粉体作为吸收剂的电磁波吸收涂层的吸收效率 云图)、图7和图8的对比可知，以未经热处理的Al18B4033W/Co复合粉体作 为吸收剂的电磁波吸收涂层的吸收性能很差，在2 18GHz频带内最大吸收仅 为3.5dB;以热处理之后的Al18B4033w/C0复合粉体作为吸收剂的电磁波吸收 涂层，相应涂层的吸波性能得到了显著的改善，最大吸收达到78dB，大于10dB 的吸收带宽高达4GHz，吸波性能优异。尤其，计算结果还表明采用热处理后 的Al18B4033W/Co复合粉体做吸收剂时，涂层的典型厚度仅为2mm。
由图9 (本实施方式中未经热处理的Al18B4033w/FeCo复合粉体表面镀层 形貌图)和图10 (本实施方式中经过热处理的Al18B4033W/FeCo复合粉体表 面镀层形貌图)对比可见，经过热处理后Al18B4033W/FeCo复合粉体表面连续 铁钴镀层转变为离散分布的FeCo颗粒；由图ll(热处理前后Al18B4033w/FeCo 复合粉体表面镀层的XRD图谱)的图谱看出经过热处理后非晶态的铁钴镀层 转变为晶态。
具体实施方式
二十本实施方式与具体实施方式
十九不同的是热处理温度 为35(TC。其它与具体实施方式
十九相同。
权利要求
1、陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料由表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须制成。
2、 根据权利要求1所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于 所述的铁磁金属镀层为Co或FeCo。
3、 根据权利要求1所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于 所述的铁磁金属镀层厚度为0.05pm 1 pm。
4、 根据权利要求1所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶须为SiC晶须或A118B4033晶须。
5、 根据权利要求l或4所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征 在于所述的陶瓷晶须长度为0.1 1000jmi，直径为0.1 10pm，长径比为10 100。
6、 根据权利要求5所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶须长度为100 90(Vm。
7、 根据权利要求5所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶须长度为500pm。
8、 根据权利要求5所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶须直径为5pm。
9、 根据权利要求5所述的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料，其特征在于 所述的陶瓷晶须长径比为50。
10、 陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料的制备方法，其特征在于陶瓷晶须/ 铁磁金属复合吸波材料的制备方法如下将表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须 在温度为300 40(TC、热处理气氛为氢气或氩气的条件下热处理60分钟，即 得陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料。
全文摘要
陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料及其制备方法，它涉及一种用于吸收电磁波的复合材料及其制备方法。本发明解决了现有吸波材料吸波效率低、制备工艺较复杂，难于实现大规模的工业生产的问题。陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料由表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须制成。本发明方法如下将表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须在温度为300～400℃、热处理气氛为氢气或氩气的条件下热处理60分钟，即得陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料。采用本方法得到的陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料复数介电常数和复数磁导率均有明显的提高，作为电磁波吸收涂层，最大吸收达到78dB，大于10dB的吸收带宽高达4GHz，并且本方法简单易行适合大规模生产。
文档编号G12B17/02GK101546610SQ200910071958
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者姜建堂, 徐成彦, 良 甄, 邵文柱 申请人:哈尔滨工业大学