專利名稱：包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合吸波材料及其制備工藝，尤其涉及一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
電磁輻射對(duì)生活環(huán)境和工作環(huán)境的影響很大，環(huán)境電磁污染已經(jīng)引起人們的重視，許多國家都制定了相應(yīng)的電磁輻射安全標(biāo)準(zhǔn)。隨著全社會(huì)生活水平提高，人們的環(huán)保與保健意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)電磁波污染治理的要求將成為環(huán)保的重要指標(biāo)之一。在電磁輻射所覆蓋的范圍內(nèi)(公共建筑、公共場(chǎng)所、居民生活居住區(qū)等)，從建筑物本身采取措施(使電磁波吸收)，即采用新型環(huán)保吸波材料，可衰減各種電器產(chǎn)生的電磁波強(qiáng)度，有效避免電磁波輻射對(duì)居民健康的危害。因此新型環(huán)保吸波材料有著廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)。
吸波材料可有效降低電磁環(huán)境污染。吸波材料的損耗介質(zhì)主要為電損耗型和磁損耗型。電損耗型材料如導(dǎo)電石墨、碳化硅等，具有較高的電損耗正切，依靠介質(zhì)的電子極化或界面極化衰減吸收電磁波；磁損耗型材料如鐵氧體等，具有較高的磁損耗正切角，依靠磁滯損耗、疇壁共振和后效損耗等磁極化機(jī)制衰減、吸收電磁波。
鐵氧體是研究較多而且比較成熟的吸波材料，吸波性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，為吸波材料的主要成分之一。按微觀結(jié)構(gòu)的不同，鐵氧體分為六角晶系磁鉛石型，立方晶系尖晶石型和稀土石榴石型。六角晶系鋇鐵氧體的吸波效果較好。鐵氧體作為吸波劑應(yīng)用時(shí)，主要存在著比重大的問題，而且傳統(tǒng)的鐵氧體涂料頻帶狹窄，實(shí)際效果差。
碳化硅是一種性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料，硬度高、高溫強(qiáng)度大、抗蠕變性能好、耐化學(xué)腐蝕、抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小、高熱傳導(dǎo)率等特點(diǎn)；具有電磁吸波性，同時(shí)碳化硅可有效降低紅外輻射信號(hào)，常用于紅外隱身。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種有效紅外隱身、增強(qiáng)電磁吸波能力并使吸波頻段寬化的包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料；本發(fā)明的另一目的在于提供這種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料的制備工藝。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料，在碳化硅微粒表面包有鋇鐵氧體薄膜，碳化硅和鋇鐵氧體質(zhì)量比為0.1～10∶1。
其中所述鐵氧體顆粒粒徑在40～200nm之間，且緊密聚集組成層狀薄膜。
這種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料，其制備工藝如下A、制備檸檬酸鹽水溶液，將Fe3+、Ba2+絡(luò)合于具有多官能團(tuán)的檸檬酸分子上；B、在制得的溶液中加入碳化硅微粒，滴入氨水調(diào)節(jié)PH值，溶液置于水浴中攪拌至膠體狀，將所制備的溶膠干燥，得到干燥凝膠。
C、將所得凝膠置于馬弗爐內(nèi)加熱，在高溫下Fe3+、Ba2與O2發(fā)生固相反應(yīng)，在多孔玻璃相微粒表面生成鋇鐵氧體(BaO·6Fe2O3)薄膜。
其中所述A步驟中三種化合物的質(zhì)量比為Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶檸檬酸＝1∶1～20∶1～30。
其中所述B步驟中溶膠干燥采用真空干燥、低溫干燥或加熱干燥中的一種。
其中所述C步驟中凝膠在馬弗爐內(nèi)加熱時(shí)的升溫速率為30～150℃/h，升溫至600～1300℃時(shí)，保溫1～5h。
碳化硅是一種性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料，可有效地減弱紅外輻射信號(hào)，常用于紅外隱身，亦具有吸波性能，電磁能主要衰減在電阻上；鐵氧體屬于磁介質(zhì)型吸波材料，具有較高的磁損耗角正切，依靠磁滯損耗、疇壁共振和自然共振、后效損耗等磁極化機(jī)制衰減、吸收電磁波。碳化硅表面沉積鋇鐵氧體薄層后，復(fù)合材料(BESiC)綜合了碳化硅與鋇鐵氧體的特點(diǎn)，在原有良好的電損耗性能基礎(chǔ)上，增加磁損耗性能，同時(shí)碳化硅表面沉積鋇鐵氧體薄層后，在表面和底層不同材料界面間電磁波可能產(chǎn)生干涉從而產(chǎn)生能量衰減。復(fù)合材料可達(dá)到有效紅外隱身；增強(qiáng)電磁吸波能力并使吸波頻段寬化。廣泛應(yīng)用于各種民用電器和電子儀器設(shè)備機(jī)殼作為吸波涂層，也可作為建筑涂料和砂漿的外加劑，涂覆于住宅小區(qū)變電所建筑墻體表層以減少大功率電器電磁波輻射，保障居民的身體健康。


圖1A為燒結(jié)鋇鐵氧體磁損耗角正切與頻率的關(guān)系曲線圖。
圖1B為燒結(jié)鋇鐵氧體電損耗角正切與頻率的關(guān)系曲線圖。
圖2A為本發(fā)明BESiC磁損耗角正切與頻率的關(guān)系曲線圖。
圖2B為本發(fā)明BESiC電損耗角正切與頻率的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例1采用檸檬酸絡(luò)合硝酸鐵、硝酸鋇制得前驅(qū)體。按化學(xué)計(jì)量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶檸檬酸＝1∶12∶19制備溶液。在溶液中加入碳化硅。碳化硅和鐵氧體理論產(chǎn)物質(zhì)量比為1∶1。滴入氨水調(diào)節(jié)至PH值為7。溶液置于90℃水浴中攪拌4～5h，至液體為粘稠的膠體狀。所制備溶膠置于120℃烘箱4h，得到干燥凝膠。將所得凝膠置于馬弗爐內(nèi)加熱。加熱升溫速率60℃/h，升溫至850℃時(shí)，保溫1h。
實(shí)施例2采用檸檬酸絡(luò)合硝酸鐵、硝酸鋇制得前驅(qū)體。按化學(xué)計(jì)量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶檸檬酸＝1∶12∶13制備溶液。在溶液中加入碳化硅。碳化硅和鐵氧體理論產(chǎn)物質(zhì)量比為2∶1。滴入氨水調(diào)節(jié)至PH值為7。溶液置于90℃水浴中攪拌4～5h，至液體為粘稠的膠體狀。所制備溶膠置于120℃烘箱5h，得到干燥凝膠。將所得凝膠置于馬弗爐內(nèi)加熱。加熱升溫速率30℃/h，升溫至750℃時(shí)，保溫3h。
實(shí)施例3采用檸檬酸絡(luò)合硝酸鐵、硝酸鋇制得前驅(qū)體。按化學(xué)計(jì)量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶檸檬酸＝1∶12∶15制備溶液。在溶液中加入碳化硅。碳化硅和鐵氧體理論產(chǎn)物質(zhì)量比為1∶1.5。滴入氨水調(diào)節(jié)至PH值為7。溶液置于90℃水浴中攪拌4～5h，至液體為粘稠的膠體狀。所制備溶膠置于120℃烘箱5h，得到干燥凝膠。將所得凝膠置于馬弗爐內(nèi)加熱。加熱升溫速率100℃/h，升溫至800℃時(shí)，保溫2h。
實(shí)施例4采用檸檬酸絡(luò)合硝酸鐵、硝酸鋇制得前驅(qū)體。按化學(xué)計(jì)量比Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶檸檬酸＝1∶12∶13制備溶液。在溶液中加入碳化硅。碳化硅和鐵氧體理論產(chǎn)物質(zhì)量比為1.5∶1。滴入氨水調(diào)節(jié)至PH值為7。溶液置于90℃水浴中攪拌4～5h，至液體為粘稠的膠體狀。所制備溶膠置于120℃烘箱5h，得到干燥凝膠。將所得凝膠置于馬弗爐內(nèi)加熱。加熱升溫速率150℃/h，升溫至900℃時(shí)，保溫1h。
與圖1A和圖1B的普通燒結(jié)鋇鐵氧體比較，圖2A和圖2B的碳化硅表面沉積鋇鐵氧體(BESiC)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明BESiC在實(shí)驗(yàn)的0.1～6GHz范圍內(nèi)損耗正切峰值數(shù)值顯著大于鋇鐵氧體，已知損耗角正切越大，材料對(duì)電磁波的損耗程度越強(qiáng)，因此BEG對(duì)電磁波的吸收作用更強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料，其特征在于在碳化硅微粒表面包有鋇鐵氧體薄膜，碳化硅和鋇鐵氧體質(zhì)量比為0.1～10∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料，其特征在于所述鐵氧體顆粒粒徑在40～200nm之間，且緊密聚集組成層狀薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料，其制備工藝如下A、制備檸檬酸鹽水溶液，將Fe3+、Ba2+絡(luò)合于具有多官能團(tuán)的檸檬酸分子上；B、在制得的溶液中加入碳化硅微粒，滴入氨水調(diào)節(jié)PH值，溶液置于水浴中攪拌至膠體狀，將所制備的溶膠干燥，得到干燥凝膠。C、將所得凝膠置于馬弗爐內(nèi)加熱，在高溫下Fe3+、Ba2與O2發(fā)生固相反應(yīng)，在多孔玻璃相微粒表面生成鋇鐵氧體(BaO·6Fe2O3)薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料的制備工藝，其特征在于所述A步驟中三種化合物的質(zhì)量比為Ba(NO3)2∶Fe(NO3)3∶檸檬酸＝1∶1～20∶1～30。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料的制備工藝，其特征在于所述B步驟中溶膠干燥采用真空干燥、低溫干燥或加熱干燥中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料的制備工藝，其特征在于所述C步驟中凝膠在馬弗爐內(nèi)加熱時(shí)的升溫速率為30～150℃/h，升溫至600～1300℃時(shí)，保溫1～5h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包覆鋇鐵氧體薄膜的碳化硅電磁吸波材料及其制備工藝，是在碳化硅微粒表面包覆鋇鐵氧體薄膜，所述碳化硅和鋇鐵氧體質(zhì)量比為0.1～10∶1。本發(fā)明采用檸檬酸鹽溶膠—凝膠法在碳化硅微粒表面制備鋇鐵氧體層。本發(fā)明的復(fù)合材料可達(dá)到有效紅外隱身，增強(qiáng)電磁吸波能力并使吸波頻段寬化。本發(fā)明產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于各種民用電器和電子儀器設(shè)備機(jī)殼作為吸波涂層，還可作為建筑涂料和砂漿的外加劑，涂覆于住宅小區(qū)變電所建筑墻體表層以減少大功率電器電磁波輻射，保障居民的身體健康。
文檔編號(hào)C09K3/00GK1657585SQ20041009915
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者張晏清, 張 雄 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)