一种α-Fe2O3掺杂二氧化硅纳米颗粒吸波材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种α

【技术实现步骤摘要】
一种
α
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Fe2O3掺杂二氧化硅纳米颗粒吸波材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种α
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Fe2O3掺杂二氧化硅纳米颗粒吸波材料的制备方法，属于新材料


技术介绍

[0002]随着现代科学技术的飞速发展，各种电子、电气产品在人们日常生活和工作中的作用日益突显，极大地提高了人们的工作效率和生活质量。于此同时，各种电子、电气产品在工作时产生大量的电磁辐射和电磁干扰，导致了人类生存环境的电磁污染日益恶化，影响人类正常工作和生活。科学研究表明，人类长期处于电磁辐射状态下，身心健康将受到严重威胁。
[0003]目前，世界各国都认识到电磁辐射和电磁干扰的危害，开展了一系列电磁污染问题的研究，研发吸波材料，减少电磁辐射对人体的危害，同时制定了相关的标准和规定，以加强对电磁污染的控制和预防。另外，吸波材料在军事上有着广泛的应用前景，在现代新型的电子对抗战中，吸波材料的研究已成为制胜关键内容。同时，它在军事隐身方面也有应用，早在20世纪初，美国就在研究隐身材料，其中具有代表性成果的是U
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2型高空侦察机、SR
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71“黑鸟”战略侦察机和F
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117战斗机。后来，欧洲、日本也相继开展了这方面的研究。
[0004]然而，单个磁性颗粒或聚集体的涡流效应明显，在提高材料的介电常数的同时，会降低材料的磁导率；材料磁导率的下降，带来体系阻抗匹配性的降低，必然导致电磁吸波性能的衰退。铁磁纳米颗粒暴露在高温、腐蚀环境下，容易发生氧化、腐蚀现象，也会造成吸波材料吸波性能的衰退。涡流效应和介电损耗，均与颗粒的电导率和尺寸紧密相关。铁磁共振对颗粒形态、颗粒间距有高敏感特性。铁磁纳米颗粒微观结构的设计，对其电导率、分散及铁磁性能有重要影响。因此，铁磁结构对调控铁磁颗粒的吸波性能具有重要意义。研究表明，在铁磁颗粒上涂覆一层介电绝缘层(如SiO2),对于提高颗粒的分散性、抗氧化性能、吸波性能均有极大帮助。
[0005]溶胶凝胶法和微乳化合成法是在铁氧化物上包覆一层SiO2的两种主要方法。本文采用溶胶凝胶法对α
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Fe2O3进行包覆，制备均匀分散纳米核壳结构的α
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Fe2O3@SiO2，探究了SiO2包覆层结构对α
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Fe2O3的电磁性能和吸波性能的影响，阐述了SiO2影响吸波性能的可能机理。
[0006]铁氧体吸波材料作为目前发展最成熟的传统吸波材料，因其在高频波段下磁导率高、电阻率大，原料价格相对低廉且制备工艺简单等特点，在隐身飞机和雷达通讯等领域应用广泛。传统铁氧体吸波材料的密度较大，无法满足现代化吸波材料质量轻、厚度薄的要求，从而限制了其进一步的发展应用.研制纳米铁氧体基核壳结构复合吸波材料不仅可以降低复合材料密度，还可以兼具核壳材料自身属性特点，同时结合纳米材料特性提高复合材料在低频波段的吸波性能.纳米材料是指三维中至少有一维尺寸为纳米尺寸的材料，粒径为0.1～100nm,如超细粒子、薄膜、纤维和纳米微晶材料等.与传统吸波材料相比，纳米吸波材料具有如下优势。1)纳米材料的尺寸远小于电磁波波长，使电磁波更易进入材料内部，
降低其在材料表面的反射率.2)纳米材料表面原子较多，受微波场辐射后，这些表面原子和电子运动加剧，磁滞损耗和畴壁共振增强，有利于将电磁能转换成热能消耗掉.3)纳米粒子的量子尺寸效应使电子能级发生分裂，分裂后的能级间隔处于微波波段对应的能量范围内(10
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2～10
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5eV),从而拓宽了电磁波吸收通道. 核壳结构是由中心核及其包裹在外的壳组成的一种形态，由两种不同物质通过物理或化学作用相互连接而成.包裹在粒子外围的壳层通过改变粒子表面电荷、增强表面反应活性等方式改变核材料表面性质，进而改善复合材料的整体性能

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及一种α
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Fe2O3掺杂二氧化硅纳米颗粒吸波材料的制备方法，以正硅酸乙酯，氨水，异丙醇，乙醇为原料，通过溶胶凝胶法制制备出α
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Fe2O3掺杂二氧化硅纳米颗粒吸波材料。本产品制备简单，成本低廉，具备良好吸波性能。SiO2包覆α
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Fe2O3后其吸波性能得到改善制备得到的复合材料介电常数大，介电损耗增加，提升了体系的阻抗匹配特性，吸波性能很好。铁磁纳米颗粒暴露在高温、腐蚀环境下，容易发生氧化、腐蚀现象，会造成吸波材料吸波性能的衰退。SiO2包覆α
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Fe2O3后提高颗粒的分散性、抗氧化性能、吸波性能均有极大帮助。本专利技术还对所制备的α
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Fe2O3@SiO2纳米粉体进行VSM 和VNA静磁参数分析和电磁参数分析并分析其反射损耗曲线。研究表明SiO2包覆α
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Fe2O3 后其吸波性能得到改善。
[0008]一种α
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Fe2O3掺杂二氧化硅纳米颗粒吸波材料制备方法，步骤如下：先用电子秤称取0.100g上述α
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Fe2O3粉末置于烧杯中，依次加入去离子水8mL，异丙醇40mL，然后将烧杯置于超声机中超声1h得到均匀混合的红色液体；将烧杯置于磁力搅拌器上并开启磁力搅拌，立即吸取1mL氨水溶液于上述红色液体中，边搅拌边滴加正硅酸乙酯33μL(约 30mg)；室温下，搅拌反应3h，而后经过离心、水洗、乙醇冲洗、真空干燥等步骤得到最终产物α
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Fe2O3@SiO2粉体。
[0009]本专利技术的优点为
[0010]1、α
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Fe2O3@SiO2纳米复合物与其他的吸波材料相比，矫顽力增大；
[0011]2、α
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Fe2O3@SiO2纳米复合物相对介电常数虚部εr
″
增加，对应介电损耗值增加；
[0012]3、α
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Fe2O3@SiO2纳米复合物阻抗匹配程度好，吸波性能较好；
[0013]4﹑α
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Fe2O3@SiO2纳米复合物在高温、腐蚀环境下，不容易发生氧化、腐蚀现象不容易造成吸波材料吸波性能的衰退。
附图说明
[0014]图1：本专利技术α
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Fe2O3(a)和α
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Fe2O3@SiO2(b)的XRD图。
[0015]图2：本专利技术α
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Fe2O3@SiO2粉体的SEM(a)和TEM图(b)。
[0016]图3：本专利技术TEOS添加量为30mg制备的α
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Fe2O3@SiO2的EDS元素面分布图。
[0017]图4：本专利技术α
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Fe2O3@SiO2的红外光图谱。
[0018]图5：本专利技术(a)α
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Fe2O3粉体的XPS谱图；α
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Fe2O3@SiO2粉体的(b)XPS谱图,(c)Si 2p谱图。
[0019]图6：本专利技术不同TEOS的量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种α
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Fe2O3掺杂二氧化硅纳米颗粒吸波材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：先用电子秤称取0.100g上述α
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Fe2O3粉末置于烧杯中，依次加入去离子水8mL，异丙醇40mL，然后将烧杯置于超声机中超声1h得到均...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙飞，吴江波，焦坤，蒋奕洲，邱逸龙，谢宇，徐鹏，李洋，薛铧骏，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：