[发明专利]一种分级花状Fe3

说明书

一种分级花状Fe₃O₄/SiO₂复合吸波材料及其制备方法，涉及涉及一种电磁波吸收材料及其制备方法，本发明吸波材料包括Fe₃O₄分级花状微米球和无定型SiO₂颗粒，所述Fe₃O₄分级花状结构为骨架，纳米瓣片间可控生长SiO₂颗粒，从而实现了异质界面及介电弛豫的控制。该方法采用溶剂热法和Stöber法制得Fe₃O₄/SiO₂复合材料，合成工艺简单，可控程度高，对设备要求低；同时所得复合微米花分散良好、形貌新颖，平均直径为3.0～5.5μm，且兼具较好的介电损耗与磁损耗能力，很好的解决了阻抗匹配与衰减特性的矛盾。在电磁波吸收领域，Fe₃O₄/SiO₂复合微米花作为吸收剂，在涂层厚度为2.0～5.0 mm，有效吸波频宽为4.2～18 GHz，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种电磁波吸收材料及其制备方法，特别是涉及一种分级花状Fe₃O₄/SiO₂复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

分级结构复合材料在组成成分，形貌以及微观结构等方面可控，同时，复合材料具有丰富的异质界面和较大的形状各向异性；尤其是由纳米级单元组装而成的分级结构，不仅继承了单一组元的优点，而且组元之间的协同效应，创造了新的性能；因而在军事领域和民用领域的需求与日俱增，常常被应用于缓解电磁污染、控制电磁干扰、强化军事隐身技术，大大消除了电磁干扰和辐射。

针对不同的需求，对磁性复合材料的微观结构、组成成分与形貌尺寸的要求均有较大差异。作为电磁波吸收剂所用的磁介复合材料，要求具有较强的吸收能力、较宽的吸收频带、较薄的匹配厚度以及较轻的重量。作为典型的吸波材料铁磁性，Fe₃O₄具有独特的磁性、强自旋极化以及半金属性质，因而Fe₃O₄颗粒可以同时以介电损耗和磁损耗的形式衰减入射电磁波。然而，其缺点是填料负载高，导致吸收剂的重量密度大，限制了它们的实际应用。因此，在保持Fe₃O₄吸收效率的前提下，开发降低其重量密度的新策略是非常必要的。

Fe₃O₄与介电材料结合不仅可以提高Fe₃O₄的介电性能，而且不同组分之间的界面会产生极化弛豫。尤其是分级结构的材料，提供了大量的入射波传播通道，增强了电磁波的多重反射和散射，引发更强烈的耗散和吸收。此外，分级多孔结构可以降低材料的密度，为制造轻量化的电磁波吸收剂提供了捷径。哈尔滨工业大学杜云辰等人制备了分级结构的Fe₃O₄/Fe复合材料用于电磁波吸收、北京航空航天大学于荣海等人制备了Fe₃O₄碳纳米管复合材料用于电磁屏蔽。然而，这些制备方法可控性较差，难以控制单个微米花内介电成分的含量，因此异质界面及相应的介电弛豫难以控制，而且不低的质量体积比也难以实现复合材料的轻量化，这严重限制了Fe₃O₄基复合材料的实际应用。现有Fe₃O₄基复合材料密度大、异质界面含量不可控、吸波效能低问题，另外，其吸波效能较低、带宽较窄的缺点也急需改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分级花状Fe₃O₄/SiO₂复合吸波材料及其制备方法，本发明采用溶剂热法和Stöber法制得Fe₃O₄/SiO₂复合材料，合成工艺简单，可控程度高，对设备要求低；同时所得复合微米花分散良好、形貌新颖，平均直径为3.0～5.5 μm，且兼具较好的介电损耗与磁损耗能力，很好的解决了阻抗匹配与衰减特性的矛盾。