專(zhuān)利名稱(chēng)：羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及制備方法，尤其是一種羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，日益嚴(yán)重的電磁波污染使得研究具有寬頻、強(qiáng)吸收、輕質(zhì)等特性的吸 波材料受到了廣泛的關(guān)注。在吸波材料的設(shè)計(jì)及制備過(guò)程中，特別是在頻率和厚度一定 的情況下，要求吸波材料必須同時(shí)具有較大的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，并且要求兩者之間要 實(shí)現(xiàn)很好的匹配。磁性金屬顆粒，如鎳、鈷、羰基鐵顆粒具有很高的飽和磁化強(qiáng)度，微 波波段的相對(duì)磁導(dǎo)率較高，可以作為微波段的吸波劑使用。特別是羰基鐵顆粒因其特殊 的洋蔥結(jié)構(gòu)和低廉的成本而受到了廣泛的關(guān)注?？墒牵糠N材料都有其自身的缺陷，如 吸波頻段很窄。因此，單一組分的超薄吸波材料不能同時(shí)擁有吉赫茲微波波段寬頻和強(qiáng) 吸收的特性，而多組分吸波材料卻能有效地解決這一困難。為此，人們做了多種嘗試和 努力，試圖來(lái)制備與羰基鐵相關(guān)的多組分吸波材料，如采用羰基鐵/有機(jī)物復(fù)合或羰基 鐵/無(wú)機(jī)物復(fù)合等方法合成各種核-殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)吸波材料。然而，這些基于化學(xué)方法制 得的吸波材料及其制備工藝均存在著不足之處，首先，吸波材料在微波段，如X波段的 吸波厚度都需大于1毫米，很難滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)用中對(duì)吸波材料應(yīng)具有的寬頻、強(qiáng)吸收、厚 度薄、輕質(zhì)等特性的要求；其次，制備工藝在制備不同組分的吸波材料時(shí)，其化學(xué)計(jì)量 比難以控制；再次，制備吸波材料所需的設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種在吸波厚度 小于1毫米的情況下，于X(8 12GHz)頻段內(nèi)具有較好的吸波性能的羰基鐵粉/錳酸鍶 鑭復(fù)合材料。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題為提供一種操作簡(jiǎn)便的羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù) 合材料的制備方法。為解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案為羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材 料包括羰基鐵粉，特別是，所述復(fù)合材料由羰基鐵粉與LahSrxMnO3粉體混合組成，所述Lai_xSrxMn03粉體 中的χ為0.25 0.55 ；所述羰基鐵粉所述LahSrxMnO3粉體的重量百分比為77.25 98.75% 1.25 22.75%,其中，所述羰基鐵粉的顆粒直徑為1.5 3.5 μ m，所述Lai_xSrxMn03粉體的顆 粒直徑為30 120nm。為解決本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，所采用的另一個(gè)技術(shù)方案為羰基鐵粉/錳 酸鍶鑭復(fù)合材料的制備方法包括羰基鐵粉的獲得，特別是完成步驟如下步驟1，先將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照LahSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入攪拌下的硝酸水溶液中，至其全部溶解得到混合液，再向置于60 95°C下的混合液中加入檸 檬酸，得到中間液，其中，檸檬酸與混合液中的碳酸錳間的摩爾比為2 8 1，接著， 先向中間液中逐滴加入氨水至其的pH值為6 7，并將其置于60 95°C下繼續(xù)攪拌至 形成凝膠，再將凝膠置于100 150°C下保溫至凝膠烘干，得到凝膠干粉，之后，先將凝 膠干粉置于200 350°C下預(yù)燒2 4h后，將其經(jīng)研磨得到粉體，再將粉體置于650 800°C下熱處理2 8h，得到LahSrxMnO3粉體；步驟2，將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體按照所需的重量百分比相混合，制得羰 基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料。作為羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的硝酸水溶 液中的硝酸水的體積比為1 50 100;所述的水為去離子水或蒸餾水；所述的混 合時(shí)將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合10 30min ；所述的超聲混合 時(shí)，羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體的重量之和與乙醇的體積間的比為2 4g 1ml。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，分別對(duì)羰基鐵粉、中間產(chǎn)物錳酸鍶鑭粉 末，以及最終產(chǎn)物復(fù)合材料分別使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和X-射線衍射儀進(jìn)行表征， 從得到的掃描電鏡照片和X-射線衍射圖譜可知，羰基鐵粉的顆粒直徑為1.5 3.5 μ m, La1^xSrxMnO3粉體的顆粒直徑為30 120nm，復(fù)合材料由羰基鐵粉與Lai_xSrxMn03粉 體混合組成，^^^!^^/[!!(^粉體中的X為0.25 0.55;其二，由使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 對(duì)制得的復(fù)合材料進(jìn)行吸波性能的測(cè)試可知，在吸波體厚度僅為0.8毫米的情況下， 復(fù)合材料于8 12GHz的整個(gè)頻段范圍內(nèi)都具有很好的吸波性能，其最大反射系數(shù)達(dá) 到-12分貝，并且整個(gè)頻段內(nèi)的反射系數(shù)都小于_5分貝。測(cè)試時(shí)采用石蠟作為復(fù)合材 料的定型劑，其中，石蠟與復(fù)合材料間的質(zhì)量比為1 2 6，復(fù)合材料的配比為羰基 鐵粉Lai_xSrxMn03粉體的重量百分比為77.25 98.75% 1.25 22.75%。定型時(shí)， 先將復(fù)合材料與固體石蠟混合，再將其置于石蠟熔化以上的溫度下待石蠟完全熔化后， 于60°C下超聲混合后得到混合物。測(cè)試時(shí)，將混合物涂覆于鋁板之上，涂覆的厚度為 <0.8mm ；其三，通過(guò)改變錳酸鍶鑭粉體的化學(xué)組分、羰基鐵粉與錳酸鍶鑭粉體的混合比 例，以及使用不同的吸波層厚度，可使復(fù)合材料獲得不同的吸波性質(zhì)，如吸波的中心頻 率、帶寬和強(qiáng)度；其四，制備方法使用的原材料的價(jià)格低廉，所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝過(guò) 程簡(jiǎn)捷易行，復(fù)合材料的化學(xué)計(jì)量可精確地人為控制，從而使生產(chǎn)的成本低，這些均極 利于其大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。作為有益效果的進(jìn)一步體現(xiàn)，一是硝酸水溶液中的硝酸水的體積比優(yōu)選為 1 50 100，利于氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳的完全溶解；二是水優(yōu)選為去離子水或蒸餾 水，防止了雜質(zhì)的混入，提高了 LahSrxMnO3粉體的品質(zhì)；三是混合時(shí)優(yōu)選將羰基鐵粉 和LahSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合10 30min，便于羰基鐵粉和Lai_xSrxMn03粉 體的均勻混合；四是超聲混合時(shí)，羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體的重量之和與乙醇的體 積間的比優(yōu)選為2 4g Iml,利于羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體混合得更加均勻。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。圖1是分別對(duì)羰基鐵粉、中間產(chǎn)物錳酸鍶鑭粉末，以及用石蠟定型的最終產(chǎn)物
4復(fù)合材料使用LEO 1530型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察其表面形貌后拍攝的SEM 照片，由這些SEM照片可看出，羰基鐵粉(見(jiàn)圖la)、中間產(chǎn)物錳酸鍶鑭粉末(見(jiàn)圖lb) 均具有規(guī)則的顆粒狀形貌，最終產(chǎn)物復(fù)合材料(見(jiàn)圖Ic)在石蠟基體中分散得很好；圖2是分別對(duì)羰基鐵粉、中間產(chǎn)物錳酸鍶鑭粉末，以及最終產(chǎn)物復(fù)合材料使用 Philips X’ Pert型X-射線衍射(XRD)儀進(jìn)行測(cè)試后獲得的XRD譜圖；譜圖中的橫坐標(biāo) 為衍射角度，縱坐標(biāo)為相對(duì)強(qiáng)度。由XRD譜圖中的各衍射峰的位置和相對(duì)強(qiáng)度可知，圖 2a為中間產(chǎn)物錳酸鍶鑭，圖2b為羰基鐵粉，圖2c為最終產(chǎn)物復(fù)合材料；圖3是對(duì)不同重量百分比的羰基鐵粉與錳酸鍶鑭粉末相混合后制得的復(fù)合材 料，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行吸波性能測(cè)試后得到的吸波性能譜圖，即復(fù)合材料的反射 損耗隨電磁波頻率變化的關(guān)系譜圖，譜圖中的橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為反射損耗。測(cè)試 時(shí)，吸波體的厚度均為0.8毫米，其由質(zhì)量比為1 4的石蠟與復(fù)合材料構(gòu)成，復(fù)合材料 中的羰基鐵粉與錳酸鍶鑭粉末的質(zhì)量百分比如譜圖中曲線所示。由該譜圖可知，復(fù)合材 料在8 12GHz的頻段范圍內(nèi)具有很好的吸波性能。
具體實(shí)施例方式首先用常規(guī)方法制得或從市場(chǎng)購(gòu)得顆粒直徑為1.5 3.5 μ m的羰基鐵粉，以及 氧化鑭、碳酸鍶、碳酸錳、硝酸、檸檬酸、氨水和乙醇。接著，實(shí)施例1制備的具體步驟為步驟1，先將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照LahSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入攪拌 下的硝酸水溶液中，至其全部溶解得到混合液；其中，LahSrxMnO3粉體中的χ為0.25， 硝酸水溶液中的硝酸水的體積比為1 50，水為去離子水。再向置于60°C下的混合液 中加入檸檬酸，得到中間液，其中，檸檬酸與混合液中的碳酸錳間的摩爾比為2 1。接 著，先向中間液中逐滴加入氨水至其的pH值為6，并將其置于60°C下繼續(xù)攪拌至形成凝 膠；再將凝膠置于IOiTC下保溫至凝膠烘干，得到凝膠干粉。之后，先將凝膠干粉置于 200°C下預(yù)燒4h后，將其經(jīng)研磨得到粉體；再將粉體置于650°C下熱處理8h，得到近似于 圖Ib所示的LahSrxMnO3粉體。步驟2，將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體按照所需的重量百分比相混合，其中， 羰基鐵粉LahSrxMnO3粉體的重量百分比為77.25% 22.75%,混合時(shí)將羰基鐵粉和 LahSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合lOmin，超聲混合時(shí)，羰基鐵粉和Lai_xSrxMn03粉 體的重量之和與乙醇的體積間的比為2g 1ml。制得如圖2c中的曲線所示的羰基鐵粉/ 錳酸鍶鑭復(fù)合材料。實(shí)施例2制備的具體步驟為步驟1，先將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照LahSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入攪拌 下的硝酸水溶液中，至其全部溶解得到混合液；其中，LahSrxMnO3粉體中的χ為0.33， 硝酸水溶液中的硝酸水的體積比為1 63，水為蒸餾水。再向置于69°C下的混合液中 加入檸檬酸，得到中間液，其中，檸檬酸與混合液中的碳酸錳間的摩爾比為3.5 1。接 著，先向中間液中逐滴加入氨水至其的pH值為6.3，并將其置于69°C下繼續(xù)攪拌至形成凝膠；再將凝膠置于115°C下保溫至凝膠烘干，得到凝膠干粉。之后，先將凝膠干粉置 于235°C下預(yù)燒3.5h后，將其經(jīng)研磨得到粉體；再將粉體置于690°C下熱處理6.5h，得到 近似于圖Ib所示的LahSrxMnO3粉體。步驟2，將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體按照所需的重量百分比相混合，其中， 羰基鐵粉LahSrxMnO3粉體的重量百分比為83.5% 16.5%,混合時(shí)將羰基鐵粉和 LahSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合15min，超聲混合時(shí)，羰基鐵粉和Lai_xSrxMn03粉 體的重量之和與乙醇的體積間的比為2.5g 1ml。制得如圖2c中的曲線所示的羰基鐵粉 /錳酸鍶鑭復(fù)合材料。實(shí)施例3制備的具體步驟為步驟1，先將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照LahSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入攪拌 下的硝酸水溶液中，至其全部溶解得到混合液；其中，LahSrxMnO3粉體中的χ為0.4， 硝酸水溶液中的硝酸水的體積比為1 75，水為去離子水。再向置于78°C下的混合液 中加入檸檬酸，得到中間液，其中，檸檬酸與混合液中的碳酸錳間的摩爾比為5 1。接 著，先向中間液中逐滴加入氨水至其的pH值為6.5，并將其置于78°C下繼續(xù)攪拌至形成 凝膠；再將凝膠置于130°C下保溫至凝膠烘干，得到凝膠干粉。之后，先將凝膠干粉置 于275°C下預(yù)燒3h后，將其經(jīng)研磨得到粉體；再將粉體置于725°C下熱處理5h，得到如 圖Ib所示的LahSrxMnO3粉體。步驟2，將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體按照所需的重量百分比相混合，其中， 羰基鐵粉LahSrxMnO3粉體的重量百分比為87.5% 12.5%,混合時(shí)將羰基鐵粉和 La1^xSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合20min，超聲混合時(shí)，羰基鐵粉和Lai_xSrxMn03粉 體的重量之和與乙醇的體積間的比為3g 1ml。制得如圖2c中的曲線所示的羰基鐵粉/ 錳酸鍶鑭復(fù)合材料。實(shí)施例4制備的具體步驟為步驟1，先將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照LahSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入攪拌 下的硝酸水溶液中，至其全部溶解得到混合液；其中，LahSrxMnO3粉體中的χ為0.48， 硝酸水溶液中的硝酸水的體積比為1 88，水為蒸餾水。再向置于87°C下的混合液中 加入檸檬酸，得到中間液，其中，檸檬酸與混合液中的碳酸錳間的摩爾比為6.5 1。接 著，先向中間液中逐滴加入氨水至其的pH值為6.8，并將其置于87°C下繼續(xù)攪拌至形成 凝膠；再將凝膠置于145°C下保溫至凝膠烘干，得到凝膠干粉。之后，先將凝膠干粉置 于310°C下預(yù)燒2.5h后，將其經(jīng)研磨得到粉體；再將粉體置于760°C下熱處理3.5h，得到 近似于圖Ib所示的LahSrxMnO3粉體。步驟2，將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體按照所需的重量百分比相混合，其 中，羰基鐵粉LahSrxMnO3粉體的重量百分比為92.5% 7.5%,混合時(shí)將羰基鐵粉和 La1^xSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合25min，超聲混合時(shí)，羰基鐵粉和Lai_xSrxMn03粉 體的重量之和與乙醇的體積間的比為3.5g 1ml。制得如圖2c中的曲線所示的羰基鐵粉 /錳酸鍶鑭復(fù)合材料。實(shí)施例5
制備的具體步驟為步驟1，先將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照LahSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入攪拌 下的硝酸水溶液中，至其全部溶解得到混合液；其中，LahSrxMnO3粉體中的χ為0.55， 硝酸水溶液中的硝酸水的體積比為1 100，水為去離子水。再向置于95°C下的混合 液中加入檸檬酸，得到中間液，其中，檸檬酸與混合液中的碳酸錳間的摩爾比為8 1。 接著，先向中間液中逐滴加入氨水至其的pH值為7，并將其置于95°C下繼續(xù)攪拌至形成 凝膠；再將凝膠置于150°C下保溫至凝膠烘干，得到凝膠干粉。之后，先將凝膠干粉置 于350°C下預(yù)燒2h后，將其經(jīng)研磨得到粉體；再將粉體置于800°C下熱處理2h，得到近 似于圖Ib所示的LahSrxMnO3粉體。步驟2，將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體按照所需的重量百分比相混合，其中， 羰基鐵粉LahSrxMnO3粉體的重量百分比為98.75% 1.25%,混合時(shí)將羰基鐵粉和 La1^xSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合30min，超聲混合時(shí)，羰基鐵粉和Lai_xSrxMn03粉 體的重量之和與乙醇的體積間的比為4g 1ml。制得如圖2c中的曲線所示的羰基鐵粉/ 錳酸鍶鑭復(fù)合材料。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料及其制 備方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些 修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改 動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料，包括羰基鐵粉，其特征在于所述復(fù)合材料由羰基鐵粉與LahSrxMnO3粉體混合組成，所述Lai_xSrxMn03粉體中的 χ 為 0.25 0.55 ；所述羰基鐵粉所述Lai_xSrxMn03粉體的重量百分比為77.25 98.75% 1.25 22.75%,其中，所述羰基鐵粉的顆粒直徑為1.5 3.5 μ m，所述Lai_xSrxMn03粉體的顆 粒直徑為30 120nm。
2.—種權(quán)利要求1所述羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料的制備方法，包括羰基鐵粉的獲 得，其特征在于完成步驟如下步驟1，先將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照LahSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入攪拌下 的硝酸水溶液中，至其全部溶解得到混合液，再向置于60 95°C下的混合液中加入檸檬 酸，得到中間液，其中，檸檬酸與混合液中的碳酸錳間的摩爾比為2 8 1，接著，先 向中間液中逐滴加入氨水至其的pH值為6 7，并將其置于60 95°C下繼續(xù)攪拌至形成 凝膠，再將凝膠置于100 150°C下保溫至凝膠烘干，得到凝膠干粉，之后，先將凝膠干 粉置于200 350°C下預(yù)燒2 4h后，將其經(jīng)研磨得到粉體，再將粉體置于650 800°C 下熱處理2 8h，得到Lai_xSrxMn03粉體；步驟2，將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體按照所需的重量百分比相混合，制得羰基鐵 粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料的制備方法，其特征是硝酸水 溶液中的硝酸水的體積比為1 50 100。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料的制備方法，其特征是水為去 離子水或蒸餾水。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料的制備方法，其特征是混合時(shí) 將羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體置于乙醇中超聲混合10 30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料的制備方法，其特征是超聲混 合時(shí)，羰基鐵粉和LahSrxMnO3粉體的重量之和與乙醇的體積間的比為2 4g 1ml。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種羰基鐵粉/錳酸鍶鑭復(fù)合材料及其制備方法。材料由重量百分比為77.25～98.75％∶1.25～22.75％的羰基鐵粉與La1-xSrxMnO3粉體混合組成，La1-xSrxMnO3粉體中的x為0.25～0.55；方法為將氧化鑭、碳酸鍶和碳酸錳按照La1-xSrxMnO3的化學(xué)計(jì)量比加入硝酸水溶液中得混合液后，向60～95℃下的混合液中加入檸檬酸得中間液，接著，先向中間液中逐滴加入氨水至其pH值為6～7，并將其于60～95℃下攪拌至凝膠，再將凝膠于100～150℃下保溫至得凝膠干粉，之后，先將凝膠干粉于200～350℃下預(yù)燒2～4h后將其研磨得粉體，再將粉體于650～800℃下熱處理2～8h得La1-xSrxMnO3粉體，然后，將羰基鐵粉和La1-xSrxMnO3粉體按所需比例相混合而制得復(fù)合材料。它能在厚度小于1毫米的情況下，對(duì)8～12GHz頻段內(nèi)的電磁波進(jìn)行均勻有效地吸收。
文檔編號(hào)C09D5/32GK102020974SQ20091014491
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者劉強(qiáng)春, 吳大俊, 孫玉平, 戴建明, 程玉蘭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院