[发明专利]一种针对毫米波大气窗口的高效吸波剂及其制备方法

说明书

本发明公开的针对毫米波大气窗口的高效吸波剂，化学式为BaTiFe_xO₁₉(x＝9.5～10.5)。本发明通过调整体系中的钡源略高于化学计量比，促进中间相BaCO₃与Fe₂O₃的反应，形成单相钡铁氧体，且可使更多的Ti⁴⁺进入钡铁氧体晶格并取代Fe³⁺离子，调节钡铁氧体的多磁共振行为，从而进一步改善毫米波大气窗口35GHz频率附近的吸波性能。本发明的吸波剂在35GHz频率附近的最大有效吸收频宽可达约12.0+GHz，最强反射损耗RL可达～‑40dB，其吸收频宽要宽于符合化学计量比的钛掺杂钡铁氧体的频宽。此外，本发明制备工艺简单，成本低廉，是针对毫米波大气窗口35GHz频率附近的高效吸波剂。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种针对毫米波大气窗口的高效吸波剂的制备方法。

背景技术

在军事领域中，雷达探测是发现敌方目标的最常规和最有效的手段。不同频率的雷达各有用处，如低频(分米波)的波段作用范围远，可用作预警雷达。而高频(厘米波，毫米波)的波段一般定位更准确,可用作火控雷达。其中，与厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点，是更为优良的火控雷达。然而，制备难度大一度制约了毫米波雷达的发展，导致火控雷达最常用的频段主要集中在厘米波2～18GHz.而近年来雷达制备技术飞速发展，毫米波大气窗口35GHz频率附近的电磁波已逐渐用于武装直升机载火控雷达。因而，对于毫米波大气窗口35GHz频段的高性能吸波材料的研究迫在眉睫。

M型钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉)由于自然共振可在一定范围内具有较大的磁损耗，而被广泛用作吸波材料。其自然共振频率约为～45GHz,靠近毫米波大气窗口35GHz。并且，利用三价以上非磁性离子掺杂取代M型钡铁氧体中的Fe³⁺,一方面可降低M型钡铁氧体的磁晶各向异性场，从而可降低自然共振峰频率，进而调节吸波频率范围至35GHz。另一方面，为了维持电荷平衡，钡铁氧体中部分的Fe³⁺转变为Fe²⁺。Fe³⁺和Fe²⁺离子通过交换耦合作用可以形成一个比Fe³⁺的g因子值(2.00)还要大的新的g因子。体系中多个g因子共存，最终会在体系中形成多个自然共振峰，获得宽频吸收。

然而，在掺杂钡铁氧体的形成过程中，掺杂离子实际上先取代了中间相Fe₂O₃的Fe³⁺离子，然后再与中间相BaCO₃反应，最终生成掺杂离子取代Fe³⁺的M型钡铁氧体。实际上，离子掺杂取代Fe₂O₃会促进γ-Fe₂O₃向α-Fe₂O₃转变。而与γ-Fe₂O₃相比，α-Fe₂O₃与M型钡铁氧体的结构相差较大，因而更难反应形成单相的M型钡铁氧体。由于未反应完全而保留下来的中间相不在35GHz频率范围贡献磁损耗，从而可能对吸波性能造成不利影响。并且，由于三价以上的掺杂离子与Fe³⁺离子存在一定的价态差，会限制高价离子在钡铁氧体中的取代量，从而导致吸波性能未达到最佳状态。显然，要想进一步提高毫米波大气窗口35GHz频率附近的吸波性能，关键要促进单相M型钡铁氧体的形成并一定程度的提高掺杂离子的取代量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在毫米波大气窗口35GHz频率附近具有高效吸波能力的吸波剂及其制备方法。

本发明的针对毫米波大气窗口的高效吸波剂为Ti⁴⁺掺杂钡铁氧体，且具有以下化学式：BaTiFe_xO₁₉(x＝9.5～10.5)。