一种铁氧体吸波材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种吸波材料及其制备方法，尤其涉及一种能够应用于ka波段的高频铁氧体吸波材料及其制备方法。


背景技术：

2.此前，国家工信部批复的四个5g频段包括3.4
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3.6 ghz、4.8
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5.0 ghz、24.75
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27.5 ghz和37
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42.5 ghz频段，按照搜索雷达的工作频段划分，ka波段为26.5
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40 ghz，部分涵盖于5g频段中。然而，随着5g网络的普及，社会环境充斥着漫天的电磁辐射，高频电磁波带来的危害越来越明显，不仅会影响电子器件的正常运转，还会产生环境污染。
3.吸波材料是指能将入射的电磁波吸收和衰减，并将其转换成热能而耗散，或令电磁波因干涉作用而消失的一类材料。雷达吸波材料能够有效抑制透射波和反射波，被广泛用于隐身、电磁屏蔽等领域。
4.吸波材料，根据损耗机理可分为电阻型、电介质型、磁介质型三类。
5.电阻型吸波材料包括碳纳米管、石墨、导电高分子、非磁性金属粉等。
6.电介质型吸波材料主要为钛酸钡铁电陶瓷。
7.磁损耗型吸波材料主要为磁性金属粉和铁氧体。其中铁氧体兼具电损耗和磁损耗，是一种优异的电磁吸波材料。
8.迄今为止，关于ka波段吸波材料的研究较少，可批量应用于工业生产的技术还不成熟。
9.cn104844182a公开了一种锆钛共掺杂钡铁氧体吸波粉体材料，其化学式为bafe
12-x
zr
x
ti
xo19
，其中x=0.2~0.4，所述锆钛共掺杂钡铁氧体为单相多晶粉体，钡铁氧体中同时存在fe
3
和fe
2
。
10.cn104628372a公开了一种铌镍共掺杂钡铁氧体吸波粉体材料，该材料为单相多晶粉体，化学式为bafe
12-2x
nb
x
ni
xo19
，其中x=0.4~0.6，钡铁氧体中同时存在fe
3
和fe
2
。
11.cn104671764a公开了一种铌掺杂钡铁氧体吸波粉体材料，及其化学式为bafe
12-x
nb
x
o19，其中x=0.6~0.8，所述铌掺杂钡铁氧体为单相多晶粉体，钡铁氧体中同时存在fe
3
和fe
2
。
12.上述专利申请文件公开的技术方案，均是采用自蔓延燃烧法、溶胶-凝胶法等化学法制备离子掺杂钡铁氧体，通过掺杂高价态的离子取代低价态的铁离子，实现在ka波段内出现双吸收峰。但是，通过上述化学法制备铁氧体虽然可精确控制材料的晶相成分，但相对应的工艺过程较为复杂，化学反应程度需要大量的经验控制，难以采用自动化运用于工业生产模式；且制备过程中会用到酸、有机试剂等化学物品，不利于工业中安全环保要求，难以大批量生产。
13.cn103740233a公开了一种毫米波吸波涂层材料及其制备方法，所述材料由复合吸收剂、树脂和固化剂组成；所述复合吸收剂包括质量比为（5~30）：（15~60）：（10~55）的碳纳米管、纳米氧化锡锑和钡铁氧体。该方法制备的吸波涂层材料虽然吸收频段较宽，但匹配厚
db有效吸收带宽达13.5ghz，其性能还能通过调节吸波材料的厚度进一步进行调控；（3）本发明采用固相烧结法制备，工艺简单，成本低，适合工业大批量生产；同时可进一步配合树脂、固化剂等制成吸波涂层，适用面更广。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
28.实施例1本实施例铁氧体吸波材料的化学式为baco
0.6
ni
1.5
la
0.1
fe
15.8o27
,其中铁的化合价为 2、 3。
29.本实施例铁氧体吸波材料的制备方法，包括下列步骤：（1）将原料碳酸钡、氧化亚铁、氧化钴、氧化镍、氧化镧和氧化铜按质量比10:79:2:6:2:1进行混合，加入去离子水湿法球磨2 h，得球磨浆料；（2）将步骤（1）所得的球磨浆料喷雾干燥，得干燥混合料；（3）将步骤（2）所得的干燥混合料加热至1370℃烧结2 h，然后冷却至室温，得吸波剂烧结料；（4）将步骤（3）所得的吸波剂烧结料进行振磨破碎细磨，过160筛网，得铁氧体吸波材料。
30.采用矢量网络分析仪对制得的多离子掺杂钡铁氧体吸波材料进行测试。测试方法为，将本实施例铁氧体吸波材料配合树脂、固化剂按粉:树脂:固化剂为80:20:10的比例混合后，喷涂在铝板上进行吸波性能实测，检测结果见表1。以下实施例和对比例的检测方法与本实施例的检测方法相同。
31.实施例2本实施例铁氧体吸波材料的化学式为baco
0.6
ni
1.8
la
0.1
fe
15.5o27
,其中铁的化合价为 2、 3。
32.本实施例铁氧体吸波材料的制备方法，包括下列步骤：（1）将原料碳酸钡、氧化亚铁、氧化钴、氧化镍、氧化镧和氧化铜按质量比18:72:2:7:1:1进行混合，加入去离子水湿法球磨2 h，得球磨浆料；（2）将步骤（1）所得的球磨浆料喷雾干燥，得干燥混合料；（3）将步骤（2）所得的干燥混合料加热至1370℃烧结2 h，然后冷却至室温，得吸波剂烧结料；（4）将步骤（3）所得的吸波剂烧结料进行振磨破碎细磨，过160筛网，得铁氧体吸波材料。
33.实施例3本实施例铁氧体吸波材料的化学式为baco
1.2
ti
0.7
la
0.1
fe
16o27
,其中铁的化合价为 2、 3。
34.本实施例铁氧体吸波材料的制备方法，包括下列步骤：（1）将原料碳酸钡、氧化亚铁、氧化钴、氧化钛、氧化镧和氧化铜按质量比17:76:4:1:1:1进行混合，加入去离子水湿法球磨2 h，得球磨浆料；（2）将步骤（1）所得的球磨浆料喷雾干燥，得干燥混合料；
（3）将步骤（2）所得的干燥混合料加热至1350℃烧结2 h，然后冷却至室温，得吸波剂烧结料；（4）将步骤（3）所得的吸波剂烧结料进行振磨破碎细磨，过160筛网，得铁氧体吸波材料。
35.实施例4本实施例铁氧体吸波材料的化学式为baco
0.6
ti
1.8
la
0.1
fe
15.5o27
,其中铁的化合价为 2、 3。
36.本实施例铁氧体吸波材料的制备方法，包括下列步骤：（1）将原料碳酸钡、氧化亚铁、氧化钴、氧化钛、氧化镧和氧化铜按质量比17:76:2:3:1:1进行混合，加入去离子水湿法球磨2 h，得球磨浆料；（2）将步骤（1）所得的球磨浆料喷雾干燥，得干燥混合料；（3）将步骤（2）所得的干燥混合料加热至1320℃烧结2 h，然后冷却至室温，得吸波剂烧结料；（4）将步骤（3）所得的吸波剂烧结料进行振磨破碎细磨，过160筛网，得铁氧体吸波材料。
37.对比例1与实施例4比较，主要区别在于，在钡铁氧体体系中只加入了氧化钛和氧化钴。
38.本实施例铁氧体吸波材料的制备方法，包括下列步骤：（1）将原料碳酸钡、氧化亚铁、氧化钴、氧化钛和氧化铜按质量比15:77:3:3:2进行混合，加入去离子水湿法球磨2 h，得球磨浆料；（2）将步骤（1）所得的球磨浆料喷雾干燥，得干燥混合料；（3）将步骤（2）所得的干燥混合料加热至1320℃烧结2 h，然后冷却至室温，得吸波剂烧结料；（4）将步骤（3）所得的吸波剂烧结料进行振磨破碎细磨，过160筛网，得铁氧体吸波材料。
39.对比例2与实施例1比较，主要区别在于，铁氧体吸波材料的主体成分仅为碳酸钡和氧化亚铁，没有加入氧化钴、氧化镍和氧化镧；其他制备条件与实施例1相同。
40.对比例3与实施例3比较，主要区别在于，在钡铁氧体体系中只加入了氧化钛；其他制备条件与实施例3相同。
41.对比例4与实施例2比较，主要区别在于，将碳酸钡的含量增加至23%，高于20%；将氧化亚铁的含量降低至65%，低于70%；其他制备条件与实施例2相同。
42.表1 实施例1~4和对比例1~4铁氧体吸波材料的吸波性能检测结果 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2对比例3对比例4碳酸钡（wt%）1018171715181723氧化亚铁（wt%）7972777677807765氧化钴（wt%）22/33//2氧化镍（wt%）67/////7
氧化镧（wt%）2111///1氧化钛（wt%）//423/5/氧化铜（wt%）11112212涂层厚度（mm）0.850.850.850.850.850.850.850.85最大反射损耗（db）-21-16-18-17-16-5-12-12最大吸收峰频率（ghz）3832283034.536.529.532-10db吸收带宽（ghz）12.6313.512.2812.519.6708.777.78