一种可调控的负介电常数超材料及其制备方法技术

本专利涉及一种可调控的负介电常数Mo/Al2O3超材料的制备方法，该材料的成分组成可用化学式表示为：x Mo/（1‑x）Al2O3，其中0≤x≤0.8，所述制备方法包括以下步骤：(1)配料、球磨、干燥过筛；(2)成型；(3)烧结。本发明专利技术通过在氧化铝陶瓷的基体中填充Mo金属作为导电相，能使复合后的材料既具有陶瓷材料的高强度等优异性能，又具有导电性，在一定磁场范围内实现负介电常数。

A controllable negative dielectric constant supermaterial and its preparation method

The patent relates to a preparation method of a controllable negative dielectric constant Mo/Al2O3 supermaterial. The composition of the material can be expressed by chemical formula: x Mo/(1 x) Al2O3, where 0 < x < 0.8. The preparation method comprises the following steps: (1) batching, ball milling, drying and sieving; (2) forming; (3) sintering. By filling Mo metal in the matrix of alumina ceramics as conductive phase, the composite material can not only have excellent properties such as high strength of ceramic materials, but also have conductivity, and realize negative dielectric constant in a certain magnetic field range.

【技术实现步骤摘要】
一种可调控的负介电常数超材料及其制备方法
本专利技术涉及超材料
，尤其涉及一种超材料的制备方法。
技术介绍
传统意义上来讲，我们常用的材料其介电性能方面的参数都是正的，但随着材料设计和制备方面的不断改进和要求，开始探索非自然界存在的负参数材料，例如具有负介电常数、负磁导率、负折射率等参数，我们也称之为超材料。在2000年，Smith等人根据Pendry的前期研究，制备出具有周期性金属结构阵列的超材料(Metamaterials)，并在其中首先实现了负介电常数和磁导率，从此引发了超材料的研究热潮。由导电填料和绝缘体电介质组成的复合材料因其在电磁工程领域存在着极大潜在应用价值，例如电磁屏蔽、微波吸收等。
技术实现思路
为了解决目前单负介电常数超材料不可调整且不易控制的问题，本专利技术提供了一种可调控负介电常数超材料及其制备方法，具有制备方法简单、性能稳定等优点，可用于设计研究吸波材料和电磁屏蔽等领域。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：本专利技术涉及一种Mo/Al2O3超材料的制备方法，该陶瓷的成分组成可用化学式表示为：xMo/（1-x）Al2O3，其主要制备原料包括Mo、Al2O3、TiO2。其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将原料按照化学式xMo/（1-x）Al2O3的配比进行称量、配料、球磨、干燥，可获得混合均匀的粉体。(2)将步骤(1)得到的粉体加入适量的PVA作为粘结剂对制得粉体进行研磨，造粒后干燥过筛模压成φ=19mm，t=2mm的陶瓷片。(3)将步骤(2)中的陶瓷片在干燥箱中于70oC干燥除水分，用同组分物料封埋后在真空管式炉中烧结（Ar作保护气氛），最终制得Mo/Al2O3陶瓷样品。2.根据权利要求1所述的Mo/Al2O3陶瓷的制备方法，其特征在于：制备方法中包含球磨并干燥；步骤(3)中陶瓷片于1550℃下真空管式炉中烧结2小时，烧结温度曲线为：室温—20min—100oC（30min）—167min—600oC（30min）—200min—1200oC—175min—1550oC（2h）—175min—1200oC—240min—480oC——室温研究发现，复合材料的导电相浓度及其烧结温度对Mo/Al2O3介电性能具有很大影响，本专利技术采用以上的技术方案，通过调整导电相组分浓度可以制得具有负介电常数的超材料。本专利技术的有益效果：(1)通过本专利技术的超材料通过调节复合材料的组分实现了可调控的负参数。(2)通过本专利技术制备的超材料具有性能稳定的负介电常数。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述：图1不同组分Mo/Al2O3复合材料的XRD示意图。图2不同组分Mo/Al2O3复合材料的介电常数示意图。具体实施方式一种Mo/Al2O3超材料的制备方法，包括以下步骤：实施例1(1)将原料按照化学式xMo/（1-x）Al2O3的配比进行称量、配料，取6gAl2O3，0.18gTiO2作烧结助剂；(2)将步骤(1)得到的粉料装入球磨罐，加入玛瑙球，以无水乙醇为球磨介质，球磨6小时，其中原料：球石：乙醇=1：2：1.5，出料烘后在干燥箱中80oC烘干；(3)将步骤(2)中的粉料加入适量5%的聚乙烯醇作为粘结剂对制得粉体进行研磨，造粒后过100目筛，在10MPa的压力下保压60s，通过模压成型压制成φ=19mm，t=2mm的陶瓷片；(4)将步骤(3)中的陶瓷片用同组分物料封埋后于1550oC，在Ar气氛的保护下，在真空管式炉中烧结2时，烧结温度曲线为：室温—20min—100oC（30min）—167min—600oC（30min）—200min—1200oC—175min—1550oC（2h）—175min—1200oC—240min—480oC——室温；(5)将步骤(4)中取出的样片打磨抛光后，使用酒精超声清洗并置于干燥箱中干燥后披银后测试介电性能。实施例2(1)将原料按照化学式xMo/（1-x）Al2O3的配比进行称量、配料，取5.4gAl2O3，0.6gMo，0.18gTiO2作烧结助剂；(2)将步骤(1)得到的粉料装入球磨罐，加入玛瑙球，以无水乙醇为球磨介质，球磨6小时，其中原料：球石：乙醇=1：2：1.5，出料烘后在干燥箱中80oC烘干；(3)将步骤(2)中的粉料加入适量5%的聚乙烯醇作为粘结剂对制得粉体进行研磨，造粒后过100目筛，在10MPa的压力下保压60s，通过模压成型压制成φ=19mm，t=2mm的陶瓷片；(4)将步骤(3)中的陶瓷片用同组分物料封埋后于1550oC，在Ar气氛的保护下，在真空管式炉中烧结2时，烧结温度曲线为：室温—20min—100oC（30min）—167min—600oC（30min）—200min—1200oC—175min—1550oC（2h）—175min—1200oC—240min—480oC——室温；(5)将步骤(4)中取出的样片打磨抛光后，使用酒精超声清洗并置于干燥箱中干燥后披银后测试介电性能。实施例3-实施例9均按照上述实例进行操作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Mo/Al2O3超材料的制备方法，该陶瓷的成分组成可用化学式表示为：x Mo/（1‑x）Al2O3 ，其主要制备原料包括Mo、Al2O3、TiO2。其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将原料按照化学式x Mo/（1‑x）Al2O3的配比进行称量、配料、球磨、干燥，可获得混合均匀的粉体。(2)将步骤(1)得到的粉体加入适量的PVA作为粘结剂对制得粉体进行研磨，造粒后干燥过筛模压成φ=19mm，t=2mm的陶瓷片。(3)将步骤(2)中的陶瓷片在干燥箱中于70

【技术特征摘要】
1.一种Mo/Al2O3超材料的制备方法，该陶瓷的成分组成可用化学式表示为：xMo/（1-x）Al2O3，其主要制备原料包括Mo、Al2O3、TiO2。其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将原料按照化学式xMo/（1-x）Al2O3的配比进行称量、配料、球磨、干燥，可获得混合均匀的粉体。(2)将步骤(1)得到的粉体加入适量的PVA作为粘结剂对制得粉体进行研磨，造粒后干燥过筛模压成φ=19mm，t=2mm的陶瓷片。(3)将步骤(2)中的陶瓷片在干燥箱中于70oC干...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建兴，孙晓，程传兵，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37