一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法技术

一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，以双壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上过渡层，得到多壳层中空复合微球；以多壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上具有介电损耗功能的介电层，然后去除过渡层，得到蛋黄型双壳层中空复合微球。本发明专利技术制备的材料是一种强吸波、频带宽、质量轻的复合吸波材料，其兼具磁损耗和电损耗于一体，增强了复合材料的吸波性能，拓宽了复合材料的吸波频带，并且具有独特的蛋黄、中空双空间结构，使得复合材料在保持优异吸波性能的基础上密度更小，质量更轻，符合现代吸波材料“强吸波、宽频带、质量轻”的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法
本专利技术具体涉及一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，属于微纳米材料、电磁波吸收等工程

技术介绍
随着电子技术的飞速发展，电磁辐射不断增多，导致严重的电磁污染，对环境和人体健康造成了一定的危害；同时为提高军事武器装备的反侦察能力和隐形飞机的作战应变能力，吸波材料在军事中也有着广泛的应用，因此吸波材料的研究得到越来越多的重视。铁氧体吸波材料是研究最为广泛的吸波材料，四氧化三铁(Fe3O4)是其典型代表。Fe3O4是一种呈反尖晶石结构的磁性铁氧体，在微波入射波段，对电磁波既可以产生磁损耗，又可以产生电损耗，是一种双复介质材料，但由于其电磁参数很难满足相对介电常数和相对磁导率尽可能接近的原则，因此单一的Fe3O4难以满足厚度薄、质量轻、频带宽及吸波强的要求。此外，在材料性能一定的基础上，设计独特的吸波结构能增强材料的吸波性能。研究表明，空间结构能够对电磁波造成多级反射，增长了电磁波的传输时间，消耗了电磁波的能量，增长了材料的吸收时间，从而增强了材料的吸波性能。因此设计一种具有较大空间结构的多组分、密度低、阻抗匹配好的复合吸波材料是现代吸波材料的研究方向之一，以达到吸波强、频带宽、质量轻、厚度薄的要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种强吸波、频带宽、质量轻的蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，该方法制备的吸波材料兼具磁损耗和电损耗于一体，增强了复合材料的吸波性能，拓宽了复合材料的吸波频带，并且具有独特的蛋黄、中空双空间结构，使得复合材料在保持优异吸波性能的基础上密度更小，质量更轻，符合现代吸波材料强吸波、宽频带、质量轻的要求。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：(1)以中空Fe3O4纳米粒子为模板，通过共沉淀法在中空Fe3O4微球的表面沉积具有磁损耗功能的磁性层，得到内核为中空Fe3O4，外壳为强吸波磁性材料的双壳层中空复合微球；其中，磁性层的质量占双壳层中空微球总质量的25～35％；(2)以步骤(1)中制得的双壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上过渡层，得到多壳层中空复合微球；(3)以步骤(2)中制得的多壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上具有介电损耗功能的介电层，然后去除过渡层，得到蛋黄型双壳层中空复合微球。本专利技术进一步的改进在于，中空Fe3O4纳米粒子通过以下过程制得：首先将铁盐加入溶剂中，超声使其溶解，然后加入碱，继续超声分散均匀，于高温反应釜中，在180-230℃下反应8-14h，最后进行分离并洗涤，干燥，得到中空Fe3O4纳米粒子。本专利技术进一步的改进在于，铁盐为FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3·9H2O、Fe(NO3)3·9H2O、FeCl2·4H2O、FeSO4·7H2O或Fe(NO3)2·6H2O；溶剂为去离子水、醇类物质或酮类物质；所述碱为氨水、乙二胺、三乙醇胺、三乙胺或六亚甲基四胺。本专利技术进一步的改进在于，醇类物质为甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇；酮类物质为丙酮或丁酮。本专利技术进一步的改进在于，步骤(1)中磁性层为铁钴合金、钴、镍、Co3O4或NiO，其中，铁钴合金中铁钴摩尔比为3:7、5:5或7:3。本专利技术进一步的改进在于，步骤(2)中过渡层厚度为25nm～50nm；过渡层为无机氧化物、表面活性剂或有机物。本专利技术进一步的改进在于，无机氧化物为ZnO或SiO2，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或聚乙烯吡咯烷酮，有机物为聚苯乙烯、聚吡咯或多巴胺。本专利技术进一步的改进在于，步骤(3)中介电层厚度为50～100nm。本专利技术进一步的改进在于，步骤(3)中介电层为碳材料或导电有机物。本专利技术进一步的改进在于，碳材料为石墨烯、碳纳米管、碳量子点或有机碳化物；导电有机物为聚苯胺、聚吡咯或聚醚酰亚胺。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过引入具有磁损耗和电损耗的吸波材料，能够有效拓宽复合材料的吸波频带，提高复合材料对电磁波的吸收效率，从而提高复合材料的吸波性能。本专利技术得到的具有吸波性能的粒子为蛋黄、中空双空间结构，不仅能够有效降低最终复合材料的体积密度，从而在保持强的吸波性能的基础上降低复合材料的质量。而且，相比于其它吸波材料，该复合吸波材料独特的双空间结构能对电磁波造成多重反射与散射，从而有效衰减电磁波的能量。该方法易操作，且在军用吸波材料方面具有广泛的应用前景。进一步的，通过调控沉积溶液的浓度、包覆工艺条件及反应时间可制备出不同厚度壳层、不同空间大小的复合吸波材料，性能可控性好，获得的复合吸波材料也具有明显的吸波性能差异，赋予了复合吸波材料在不同频段吸收电磁波的性质。附图说明图1为中空Fe3O4纳米粒子的结构。图2为双壳层中空复合微球的结构。图3为三壳层中空复合微球的结构。图4为蛋黄型双壳层中空复合微球的结构。图5为实施例1中蛋黄型双壳层中空Fe3O4@Fe5Co5@C复合微球的结构。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术陈述的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将铁盐加入溶剂中，超声使其完全溶解，然后加入碱，继续超声分散使其分散均匀，然后将上述混合液转移至高温反应釜中，在一定温度下反应一定时间，最后用磁倾析法进行分离并用无水乙醇洗涤，产物经真空干燥后即可得到中空Fe3O4纳米粒子。所述步骤(1)中铁盐可以是FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3·9H2O、Fe(NO3)3·9H2O、FeCl2·4H2O、FeSO4·7H2O、Fe(NO3)2·6H2O等。所述溶剂可以为去离子水、醇类(甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等)及酮类(丙酮、丁酮等)等。所述碱可以为氨水、乙二胺、三乙醇胺、三乙胺、六亚甲基四胺等。(2)以步骤(1)中制得的中空Fe3O4为模板，通过共沉淀法在中空Fe3O4微球的表面沉积具有磁损耗功能的磁性层，即可得到内核为中空Fe3O4，外壳为强吸波磁性材料的双壳层中空复合微球。所述步骤(2)中磁性层可以为铁钴合金(铁钴的物质的量的比可以为3:7、5:5、7:3)、钴单质、镍单质或其化合物(如Co3O4、NiO等)，且所述磁性层的质量占双壳层中空微球总质量的25～35％。(3)以步骤(2)中制得的双壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上过渡层，即可得到三壳层中空复合微球。所述步骤(3)中过渡层可以为易去除的无机氧化物(ZnO、SiO2等)、表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮等)、有机物(聚苯乙烯、聚吡咯、多巴胺等)等。(4)以步骤(3)中制得的多壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上具有介电损耗功能的介电层，然后通过去除过渡层即可得到蛋黄型双壳层中空复合微球，参见图4。所述步骤(4)介电层可以为碳材料(石墨烯、碳纳米管、碳量子点、有机碳化物等)、导电有机物(聚苯胺、聚吡咯、聚醚酰亚胺等)等。实施例1(1)首先将2.703gFeCl3·6H2O加入到60mL乙二醇中，超声1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以中空Fe3O4纳米粒子为模板，通过共沉淀法在中空Fe3O4微球的表面沉积具有磁损耗功能的磁性层，得到内核为中空Fe3O4，外壳为强吸波磁性材料的双壳层中空复合微球；其中，磁性层的质量占双壳层中空微球总质量的25～35％；(2)以步骤(1)中制得的双壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上过渡层，得到多壳层中空复合微球；(3)以步骤(2)中制得的多壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上具有介电损耗功能的介电层，然后去除过渡层，得到蛋黄型双壳层中空复合微球。

【技术特征摘要】
1.一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以中空Fe3O4纳米粒子为模板，通过共沉淀法在中空Fe3O4微球的表面沉积具有磁损耗功能的磁性层，得到内核为中空Fe3O4，外壳为强吸波磁性材料的双壳层中空复合微球；其中，磁性层的质量占双壳层中空微球总质量的25～35％；(2)以步骤(1)中制得的双壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上过渡层，得到多壳层中空复合微球；(3)以步骤(2)中制得的多壳层中空复合微球为模板，在其表面包覆上具有介电损耗功能的介电层，然后去除过渡层，得到蛋黄型双壳层中空复合微球。2.根据权利要求1所述的一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，其特征在于，中空Fe3O4纳米粒子通过以下过程制得：首先将铁盐加入溶剂中，超声使其溶解，然后加入碱，继续超声分散均匀，于高温反应釜中，在180-230℃下反应8-14h，最后进行分离并洗涤，干燥，得到中空Fe3O4纳米粒子。3.根据权利要求2所述的一种蛋黄型双壳层中空复合吸波材料的制备方法，其特征在于，铁盐为FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3·9H2O、Fe(NO3)3·9H2O、FeCl2·4H2O、FeSO4·7H2O或Fe(NO3)2·6H2O；溶剂为去离子水、醇类物质或酮类物质；所述碱为氨水、乙二胺、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍艳，李帅，刘超，马建中，张文博，董雨菲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61