一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂及其制备方法和吸波材料技术

本发明专利技术提供了一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂及其制备方法和吸波材料，属于吸波材料技术领域。该类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂包括氧化锌纳米棒和附着在所述氧化锌纳米棒表面的四氧化三铁颗粒。本发明专利技术的氧化锌纳米棒成类花状结构，极大地延长了电磁波在氧化锌纳米棒界面上的传播路径，增加了电磁能衰减的时间；四氧化三铁纳米颗粒可以提高材料整体磁损耗；此外，吸波剂的独特结构导致四氧化三铁与氧化锌之间有良好的兼容性和协同作用，使得类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂制备的吸波材料具有良好的吸波性能，可以有效降低材料涂层的厚度，增大有效吸波带宽的范围。

【技术实现步骤摘要】
一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂及其制备方法和吸波材料
本专利技术涉及吸波材料
，尤其涉及一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂及其制备方法和吸波材料。
技术介绍
随着现代科技进步的飞速发展，在当今民用领域，随着当代电子信息技术的发展，衍生的电磁波辐射已经造成了诸如电磁污染、电磁干扰、信息泄密等很多复杂问题，阻碍了信息工业、电子产业等领域的发展；对于国防建设，尤其是微波电子技术和先进雷达的出现，隐身作为提高武器系统生存、突防以及纵深能力的有效手段，已然成为了世界各军事强国角逐军事高新领域的热点之一。因此，研发出能够吸收特定频段电磁波的材料是目前解决上述问题的有效手段，具有很高的研究价值和应用前景。吸波材料作为一类重要的电磁波材料能吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量，减少电磁波干扰，并将材料的损耗转变为热能，在民用领域的应用将会大大保障人类的健康，降低电磁所带来的危害；在国防建设领域能够尽可能的减弱雷达、红外等探测系统对目标的影响，明显提高武器系统或飞行器的突防、打击以及生存能力。氧化锌(ZnO)作为一种重要的多功能半导体材料，由于其无毒、表面积大、长期稳定、带隙宽、介电性能优异等优点，在电磁波材料吸收领域得到了广泛的关注。氧化锌的制备方法有很多，但是单一氧化锌所展现出的吸波性能与电磁吸波材料发展的最终目标“薄、轻、宽、强”仍然存在一定差距。因此，通过设计新型的氧化锌复合材料来改善材料的吸波性能已然成为显著提高其微波吸收能力的有效途径，如形成独特的结构、与其它材料的结合以及在特定的制备工艺中引入不同的尺度。但氧化锌基复合材料涂层有效吸波带宽较窄、为保证性能而需厚度较厚、吸波性能有待提高等问题仍然是其应用于吸波材料领域的巨大挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，将吸波剂用于制备吸波材料得到的吸波材料具有良好的吸波性能，可以有效降低材料涂层的厚度，增大有效吸波带宽的范围。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，包括氧化锌纳米棒和附着在所述氧化锌纳米棒表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述氧化锌纳米棒形成类花状结构。优选的，所述四氧化三铁纳米颗粒的质量占吸波剂质量的5～50％。优选的，所述四氧化三铁纳米颗粒为球形，直径为10～120nm。优选的，所述氧化锌纳米棒的直径为200～800nm，长度为3～10μm。本专利技术提供了上述方案所述类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的制备方法，包括以下步骤：向可溶性锌盐溶液中依次加入强碱溶液和可溶性三价铁盐，得到反应液；将所述反应液进行水热反应，得到类花状氧化锌/四氧化三铁前驱体；将所述类花状氧化锌/四氧化三铁前驱体进行热处理，得到类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂。优选的，所述可溶性锌盐、强碱和可溶性三价铁盐的质量比为1：(1～8)：(0.05～0.6)。优选的，所述可溶性三价铁盐以固体形式加入。优选的，所述水热反应的温度为170～220℃，时间为8～17h。优选的，所述热处理的温度为450～750℃，时间为1～5h。本专利技术提供了一种吸波材料，包括吸波剂和粘结剂，所述吸波剂为上述方案所述的吸波剂或上述方案所述制备方法制备得到的吸波剂。本专利技术提供了一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，包括氧化锌纳米棒和附着在所述氧化锌纳米棒表面的四氧化三铁颗粒；所述氧化锌纳米棒形成类花状结构。本专利技术的氧化锌纳米棒形成较丰满的类花状结构，这种特殊的形貌和结构极大地延长了电磁波在氧化锌纳米棒界面上的传播路径，增加了电磁能衰减的时间；四氧化三铁纳米颗粒可以提高材料整体磁损耗；此外，吸波剂的独特结构导致四氧化三铁与氧化锌之间有良好的兼容性和协同作用，电荷在氧化锌纳米棒与四氧化三铁纳米颗粒界面的极化增强，使得类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂制备的吸波材料具有良好的吸波性能，可以有效降低材料涂层的厚度，增大有效吸波带宽的范围。实施例的结果表明，将本专利技术的吸波剂用于制备吸波材料，在吸波频率为2～18GHz条件下，吸波材料的介电常数：实部为4.77～15.14，虚部为0.23～6.68；磁导率：实部为1.03～1.61，虚部为0.003～0.23；反射损耗为-10.1～-36.2dB；有效频宽为0.45～4.02GHz；材料厚度为2.2～5.4mm；说明本专利技术的吸波剂具有良好的吸波性能，可以有效降低材料涂层的厚度，增大有效吸波带宽的范围。本专利技术提供了类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的制备方法，制备方法简单，易操作。附图说明图1为本专利技术实施例1的类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的SEM图；图2为本专利技术实施例2的类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的SEM图；图3为本专利技术实施例3的类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的SEM图；图4为本专利技术实施例4的类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的SEM图；图5为本专利技术对比例1所得产品的SEM图；图6为本专利技术对比例2所得产品的SEM图。图7为本专利技术对比例3所得产品的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，包括氧化锌纳米棒和附着在所述氧化锌纳米棒表面的四氧化三铁纳米颗粒。在本专利技术中，所述氧化锌纳米棒的直径优选为200～800nm，进一步优选为200～600nm，更优选为300～500nm，长度优选为3～10μm，进一步优选为5～8μm，更优选为6～7μm。在本专利技术中，每个氧化锌纳米棒的顶面优选为对称的六角形；每个氧化锌纳米棒整体优选为六棱柱结构或尖端呈金字塔型的六棱柱结构，更优选为尖端呈金字塔型的六棱柱结构。在本专利技术中，所述四氧化三铁纳米颗粒的质量优选占吸波剂质量的5～50％，进一步优选为5～35％，更优选为10～20％；所述四氧化三铁纳米颗粒优选为球形，直径优选为10～120nm，进一步优选为10～50nm，更优选为15～45nm。本专利技术将四氧化三铁纳米颗粒的含量控制在上述范围，有利于进一步提高吸波剂的吸波性能。本专利技术的氧化锌纳米棒形成较丰满的类花状结构，这种特殊的形貌和结构极大地延长了电磁波在氧化锌纳米棒界面上的传播路径，增加了电磁能衰减的时间；四氧化三铁纳米颗粒可以提高材料整体磁损耗；此外，氧化锌纳米棒和四氧化三铁颗粒的分布形式使得整个吸波剂也为类花状结构，吸波剂的独特结构导致四氧化三铁与氧化锌之间有良好的兼容性和协同作用，电荷在氧化锌纳米棒与四氧化三铁纳米颗粒界面的极化增强，使得类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂制备的吸波材料具有良好的吸波性能，可以有效降低材料涂层的厚度，增大有效吸波带宽的范围。本专利技术提供了上述方案所述类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的制备方法，包括以下步骤：向可溶性锌盐溶液中依次加入强碱溶液和可溶性三价铁盐，得到反应液；将所述反应液进行水热反应，得到类花状氧化锌/四氧化三铁前驱体；将所述类花状氧化锌/四氧化三铁前驱体进行热处理，得到类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂。本专利技术向可溶性锌盐溶液中依次加入强碱溶液和可溶性三价铁盐，得到反应液。在本专利技术中，所述可溶性锌盐、强碱和可溶性三价铁盐的质量比优选为1：(1～8)：(0.05～0.6)，进一步优选为1：(1.5～5)：(0.05～0.2)，更优选为1：(4.5～5)：(0.1～0.15)，最优选为1:4.9:0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，其特征在于，包括氧化锌纳米棒和附着在所述氧化锌纳米棒表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述氧化锌纳米棒形成类花状结构。

【技术特征摘要】
1.一种类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，其特征在于，包括氧化锌纳米棒和附着在所述氧化锌纳米棒表面的四氧化三铁纳米颗粒；所述氧化锌纳米棒形成类花状结构。2.根据权利要求1所述的类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，其特征在于，所述四氧化三铁纳米颗粒的质量占吸波剂质量的5～50％。3.根据权利要求1或2所述的类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，其特征在于，所述四氧化三铁纳米颗粒为球形，直径为10～120nm。4.根据权利要求1所述的类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂，其特征在于，所述氧化锌纳米棒的直径为200～800nm，长度为3～10μm。5.权利要求1～4任一项所述类花状氧化锌/四氧化三铁吸波剂的制备方法，包括以下步骤：向可溶性锌盐溶液中依次加入强碱溶液和可溶性三价铁盐，得到反应液；将所述反应液进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王廷梅，马巍，王齐华，谢海，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62