[发明专利]一种吸收微波的复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能材料的制备方法及这种材料，确切的讲本发明是一种具有微波吸收功能的复合材料的制备方法及这种材料。

背景技术

随着现代通讯科学技术的高速发展，极大的提高了人们的日常生活水平。同时，电磁干扰污染也随着大量通讯器件、设备的广泛应用而日趋严重，给人的日常生活和工作带来很大的影响。因此，迫切的需要一种有效的微波吸收材料来解决这些问题。就目前来看，微波吸收材料主要包括纳米、手性、导电聚合物、多晶纤维吸收材料、席夫碱类吸收剂、等离子体隐身、耐高温陶瓷吸波材料、多频段吸波材料、智能型吸波材料等，参见《电磁波屏蔽及吸波材料》第六章作者：刘顺华，刘军民，董星龙等。

纳米材料由于其小尺寸效应、表面界面效应和量子效应的特征得到广泛研究，同时由于纳米尺寸的金属材料能够有效的抑制涡流损耗，可提高吸波材料的微波吸收性能，因此纳米金属材料被认为是一种优良的微波吸收材料，参见文献：Nanotechnology 21，095708(2010)。但晶态金属磁性吸收体，因其抗腐蚀能力差且复数电导率过高不利于阻抗匹配，因此受到一些限制，通常是通过壳层结构或者复合材料来解决这些问题，参见文献：Nanotechnology 22，045707(2011)，Appl.Phys.Lett.88，033105(2006)，J.Phys.D：Appl.Phys.43115001(2010)。而非晶态的金属具有较高的抗腐蚀性和较小的复数电导率，可用来解决这些问题，参见文献：Nature 353，414416(1991)，PRB 48，1(1993)。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足，特别是提供一种简单方便可批量生产非晶纳米颗粒和纳米链的方法，其具有较高抗腐蚀性，复数电导率较小，而磁导率部分与晶态的纳米材料相当，这样更有利于阻抗匹配的具有微波吸收功能复合材料的制备方法及这种材料。

本发明的这种吸收微波的复合材料的制备方法是：首先将硫酸亚铁与柠檬酸三钠在水中溶解并混合均匀，再在其中加入硼氢化钠进行充分反应，然后分离出沉淀物，将沉淀物进行充分清洗后进行干燥处理得到非晶态铁纳米颗粒；再将所得到的非晶态纳米颗粒与未固化的粘结材料进行充分混合后进行固化处理，得到所需要的吸收微波的复合材料，其中所用的粘结材料为石蜡或树脂，如环氧树脂或乙烯、丙烯等树脂材料。

本发明的吸收微波的复合材料的制备方法：在制备非晶态铁纳米颗粒时：硫酸亚铁与柠檬酸三钠的比例为摩尔比为10∶1，其中的硫酸亚铁以含7个结晶水的硫酸亚铁计；进行反应时加入的硼氢化钠量与铁离子摩尔比为2∶1；非晶态铁纳米颗粒与未固化的粘结材料的相对量为质量比4∶1，当采用的粘结材料为石蜡，匹配厚度为2.5mm时，在频率为6.2GHz时吸收峰最小值为-31.9dB。反射损耗小于-10dB(即吸收效率高于90％)的频宽为2.2-16GHz；当粘结材料为环氧树脂时，匹配厚度为2.5mm时，在频率为4.7GHz时吸收峰最小值为-29.7dB。反射损耗小于-10dB的频宽为2.5-10.7GHz。

本发明的吸收微波的复合材料的制备方法还可以是：首先将硫酸亚铁与柠檬酸三钠在水中溶解并混合均匀，将盛放前述溶液的非铁磁性容器置于两块钕铁硼磁铁中间，再在容器中加入硼氢化钠进行充分反应，然后分离出沉淀物，将沉淀物进行充分清洗后进行干燥处理得到非晶态铁纳米链粉体；再将所得到的非晶态铁纳米链粉体与未固化的粘结材料进行充分混合后进行固化处理，得到所需要的吸收微波的复合材料，其中所用的粘结材料为石蜡。

在前述的吸收微波的复合材料的制备方法中：在制备非晶态铁纳米链粉体时：硫酸亚铁与柠檬酸三钠的比例为摩尔比为10∶1，其中的硫酸亚铁以含7个结晶水的硫酸亚铁计；将盛放硫酸亚铁与柠檬酸三钠的溶液的容器放置于中心磁场为0.053T的磁场中；在进行反应时加入的硼氢化钠量与铁离子摩尔比为2∶1；非晶态铁纳米链粉体与未固化的粘结材料的相对量为质量比4∶1，当采用的粘结材料为石蜡，且匹配厚度为2.5mm时，在频率为4.3GHz时吸收峰最小值为-26.6dB。反射损耗小于-10dB的频宽为2.6-9.3GHz。

前述的各方法制备吸收微波的复合材料时，在加入的硼氢化钠反应后分离出的沉淀可用无水乙醇进行清洗。

按前述的任一方法可制备出吸收微波的复合材料。

本发明的制备的非晶态的金属磁性吸收体(即非晶态铁纳米颗粒或非晶态铁纳米链粉体)，不仅其磁学性能与晶态吸收体不相上下，而且其抗腐蚀性能和电阻率都有所提高。