[发明专利]磁介电材料、其制造方法和用途

说明书

磁性纤维包括：芯，所述芯包含式Me_e‑xM_xFe_yO₄的尖晶石型铁氧体，其中Me为Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、或其组合，x＝0至0.25，以及y＝1.5至2.5，其中所述芯为实心的或至少部分中空的；和壳，所述壳至少部分地围绕所述芯并且包含Me_1‑xM_xFe_y合金，其中当所述芯为实心的以及Me＝Ni且x＝0时，所述磁性纤维的直径大于0.3微米。1GHz下磁损耗角正切小于或等于0.03的磁介电材料包含聚合物基体；和多根所述磁性纤维。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月16日提交的美国申请第62/874567号的权益，其通过引用整体并入本文。

背景技术

本公开一般地涉及磁性芯-壳纤维、磁介电材料、所述纤维和所述材料的制造方法及其用途。

较新的设计和制造技术已驱使电子组件的尺寸越来越小，例如，诸如电子集成电路芯片上的电感器、电子电路、电子封装、模块、壳体和天线的组件。减小电子组件尺寸的一种途径是使用磁介电材料作为基底。特别地，已经广泛地研究了铁氧体、铁电体和多铁性材料作为具有增强的微波特性的功能材料。然而，这些材料并不完全令人满意，因为它们常常无法提供期望的带宽，并且它们在高频(例如在吉赫范围内)下可能表现出高的磁损耗。

然而，目前的磁介电复合材料经常表现出限制它们的采用或实用性的多种不期望的特征，所述特征包括以下中的一者或更多者(或全部)：复合材料在大于1.0吉赫(GHz)的频率下的低有效磁导率、复合材料在大于1.0GHz的频率下的高磁损耗、复合材料的不匹配的阻抗(主要是介电常数远远大于磁导率)、由于有大尺寸磁性填料而机械强度低、以及由于铁氧体填料或磁性合金填料的密度而导致的高重量。

因此，本领域仍然需要在吉赫范围内具有低的磁损耗的磁介电材料。

发明内容

磁性纤维包括：芯，所述芯包含式Me_1-xM_xFe_yO₄的尖晶石型铁氧体，其中Me为Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、或其组合，M为Zn、Mg、Co、Cu、Al、Cr、Mn、或其组合，x＝0至0.25，以及y＝1.5至2.5，其中所述芯为实心的或至少部分中空的；和壳，所述壳至少部分地围绕所述芯并且包含Me_1-xM_xFe_y合金，其中当所述芯为实心的以及Me＝Ni且x＝0时，磁性纤维的直径大于0.3微米。

制造磁性纤维的方法包括：由尖晶石型铁氧体的金属源化合物制备纤维；煅烧所述纤维以合成尖晶石型铁氧体并获得芯；以及在包含氢气、氮气、氩气、或其组合的气氛中使所述芯还原以形成磁性纤维的壳。

磁介电材料包含聚合物基体；和多根磁性纤维，其中所述磁介电材料的1GHz下磁损耗角正切小于或等于0.03。

制造所述磁介电材料的方法包括：将聚合物、多根所述磁性纤维、任选的溶剂和任选的添加剂组合物合并以形成组合物；任选地从组合物中除去溶剂；以及将组合物冷却以提供所述磁介电材料。

还描述了包含磁介电材料的制品，其包括天线、变压器、抗电磁干扰材料、或电感器。

附图说明

以下附图为示例性实施方案，提供这些示例性实施方案以说明本公开。附图为实例的说明，其不旨在将根据本公开制成的装置限于本文所述的材料、条件、或工艺参数。

图1是具有实心的芯的磁性纤维的一个实施方案的截面图；

图2是具有中空管形芯的磁性纤维的一个实施方案的截面图；

图3是包含具有实心的芯的对齐的磁性纤维的磁介电材料的一个实施方案的图示。