[发明专利]一种介观有序排布且被碳包覆的四氧化三铁纳米复合材料的制备方法及应用

说明书

一种介观有序排布且被碳包覆的四氧化三铁纳米复合材料的制备方法及应用，本发明涉及电磁波吸收材料的制备及应用领域。本发明要解决传统铁氧体材料吸收强度弱、吸收频段窄和吸收范围处于高频段的技术问题。制备方法：一、制备油酸铁；二、制备油酸包裹四氧化三铁的前驱体；三、制备介观有序排布且被碳包覆的四氧化三铁纳米复合材料。本发明通过碳层连接的四氧化三铁纳米颗粒介观有序化的结构设计，实现了复合物对S、C和X波段的低宽频吸收。所述一种介观有序排布且被碳包覆的四氧化三铁纳米复合材料作为电磁波吸收材料用于S、C和X波段的微波吸收。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料的制备及应用领域。

背景技术

现如今，电磁波传播信息的方式极大程度上提高了人类传递信息的效率。然而，当人类使用电磁波传递信息和开发电磁通信技术的同时，电磁波带来的电磁污染对人类社会产生相当不利的影响。除了社会民用的生产生活外，在国防军事领域，雷达隐身技术同样需要性能优异的吸波材料。一般而言，常用的雷达定位追踪工作波段频带为2～18GHz，包含S波段(2～4GHz)、C波段(4～8GHz)、X波段(8～12GHz)和Ku波段(12～18GHz)。现代对吸波材料提出了四个重点要求——薄、轻、宽、强。“薄”要求吸收剂厚度薄；“轻”，要求吸收剂质量轻；“宽”要求吸波材料对各波段的电磁波都能进行有效的吸收；“强”要求吸收剂对电磁波吸收强度大。

四氧化三铁作为传统的铁氧体吸波材料，兼有介电材料和磁性材料的属性，介电属性方面，较大的电阻率有利于使电磁波在材料内部通行，有利于阻抗匹配；磁属性方面，低频和高频下都有较大的磁导率，伴随着较小的介电常数有利于电磁波能量的损耗。但是，四氧化三铁可其本身质量密度大、吸收频段窄且高，再加上吸收强度远不能达到现代需求，限制了其在吸波领域的应用。碳材料目前仍是吸波材料的良好候选，其良好的导电结构有助于提高材料的电导损耗，表面存在着丰富的官能团是偶极子极化的损耗点，而且某些碳材料例如多孔碳的内部空洞为入射电磁波提供了多重散射和反射的场所，有利于电磁波损耗。可是，碳材料本身导电性优异，极易发生阻抗失配，使得电磁波在碳材料表面大量发生反射而非入射。此外，碳材料损耗机制单一，只有介电损耗，缺少磁损耗的配合。所以，碳材料需改善阻抗匹配特性并引入其他损耗机制。然而，当下四氧化三铁/碳复合结构设计的研究多集中在介观尺度下复合材料内的微观结构无序排布，宏观尺度下均匀分散的，虽然能完成某些需求目的，例如宽强吸收，但吸收频段多处于X、Ku波段，所以拓宽复合材料的吸波频带是当代吸波材料发展的目标之一。

发明内容

本发明要解决传统铁氧体材料吸收强度弱、吸收频段窄和吸收范围处于高频段的技术问题，而提供一种介观有序排布且被碳包覆的四氧化三铁纳米复合材料的制备方法及应用。

一种介观有序排布且被碳包覆的四氧化三铁纳米复合材料的制备方法，具体按以下步骤进行的：

一、制备油酸铁：

①、将油酸钠与三氯化铁混合，加入到混合溶剂中，充分分散混合，获得混合液A；

②、将步骤①获得的混合液A加热至沸腾，然后降温至60～70℃，保温1～5h，得到黑色油状液体；

③、将去离子水和步骤②获得的黑色油状液体混合，然后萃取3～10次，去除溶剂，获得油酸铁；

二、制备油酸包裹四氧化三铁的前驱体：

①、将溶剂、表面活性剂和步骤一获得的油酸铁混合，搅拌加热升温至300～400℃，控制升温速率为3～10℃/min，升温时间为1～5h，然后保温30min～2h，得到油水混合液；

②、将步骤①获得的油水混合液进行清洗，获得油酸包裹四氧化三铁的前驱体；

三、制备介观有序排布且被碳包覆的四氧化三铁纳米复合材料：