一种柔性无机／有机高频磁电复合材料，其特征在于，其配方的体积比组成为： 弹性体：１００份，高频介电陶瓷粉末：５～１００份，高频磁性陶瓷粉末：５～１００份，表面偶联剂：１～２份，丙烯酸：２～５份，有机溶剂：５０～２００份；其中：所述的弹性体为茂金属催化的乙烯－辛烯共聚物，密度为０．８６３～０．９１５ｇ／ｃｍ↑［３］；高频介电陶瓷粉末为钛酸盐基介质陶瓷或铋基焦绿石微波介质陶瓷；高频磁性陶瓷粉末为镍锌铁氧体；所述的高频介电陶瓷粉末和高频磁性陶瓷粉末的平均粒径为１００ｎｍ～５ｕｍ；有机溶剂为无水乙醇或石油醚，表面偶联剂为油酸、硅烷、钛酸酯或铝酸酯。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料及其制造领域，具体涉及一种柔性无机/有机高频 磁电复合材料及其制备方法。本专利技术制备的高频磁电复合材料具有高介电常 数、高磁导率、高截止频率和小损耗的情况下，能同时拥有良好的柔性。
技术介绍
随着移动通信和消费电子等技术的迅速发展，尤其是近两年来WAPI、 手持终端，射频IC卡等设备的迅速发展，硬件上对器件小型化、高速化的 要求越来越迫切。高介电常数和高磁导率对器件的小型化作用很大，因此开 发适用高频下的高介电常数和高磁导率的介质材料就日益迫切和重要起来。 从目前广泛应用于高频领域的介质材料来看，很难找到既拥有较高介电常数 和磁导率和小的高频损耗，又拥有一定柔性的材料。这种材料不但在军事上 有潜在的应用，在民用领域也具有广阔的应用前景。因此开发和寻找具有较 高的介电常数和磁导率、低的高频损耗较好的机械性能的介质材料已经成为 全球范围内从事高频材料研究人员的共同研究目标。磁电复合材料可以通过将高介电常数介质材料和高磁导率的磁性材料 共烧的方法得到。浙江大学的杜丕一将镍锌铁氧体和钛酸钡在高温下进行共 烧得到了一种磁电复合材料，这种复合材料的介电常数和磁导率很高，但是 其损耗非常大。当镍锌铁氧体和钛酸钡的体积比各为50%时，在10kHz下， 其介电常数和磁导率分别为20000， 22，介电损耗和磁损耗分别为78%， 5.5 %。随着频率的升高，介电常数和磁导率显著降低。该复合材料的截止频率 小于100MHz。以上研究表明，通过共烧的方法虽然能够得到高介电常数和 高磁导率的复合材料，但是，由于介电材料对磁性材料的隔绝效果不好，导致损耗较大，截止频率较低。另外，两相共烧容易产生一些未知的化学反应 的发生、收縮不匹配，烧结温度不匹配、扩散等缺陷，最终影响复合材料的 性能。采用聚合物为基体制备的无机/有机磁电复合材料可以在一定程度上解决上述问题。同时，聚合物基磁电复合材料与印刷电路板(PWB)具有较 好的相容性，且可以制成各种各样的形状。清华大学的南策文将Co2Z型铁 氧体、金属镍和PVDF'通过普通的热压法制备了一种磁电复合材料。当CZ 型铁氧体、金属镍和PVDF的体积含量分别为4(F。， 1%， 59%时，在10MHz下 介电常数、磁导率、介电损耗、磁损耗分别为38， 3， 17%, 8.3%。截止频 率大约100MHz。而且该复合材料的柔性非常有限。综上所述，具有一定柔性的高介电常数、高磁导率、高截止频率和小损 耗的高频磁电复合材料在国内外尚处于空白。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的缺陷或不足，本专利技术的一个目的是提供一 种高介电常数、高磁导率、高截止频率和小损耗，且拥有良好的柔性的无机 /有机高频磁电复合材料及其制备方法。该柔性无机/有机高频磁电复合材料 具有高介电常数、高磁导率、高截止频率和小损耗，且拥有良好的柔性，这 种材料具有以下特点加工温度低(〈200°C)，相对介电常数和磁导率 (K=1.3 3.8)调节范围宽(Sr二4.5 12)，介质损耗小(100MHz时的 tanS〈lx10—2)，拉伸率大(90% 700%)。本专利技术第二个目的是提供上述高频复合材料的制备方法。 为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案得以实现弹性体100份，高频介电陶瓷粉末5 100份，高频磁性陶瓷粉末5 100份，表面偶联剂1 2份，丙烯酸2 5份，有机溶剂50 200份；其中所述的弹性体为茂金属催化的乙烯一辛烯共聚物，密度为0.863 0. 915g/Cm:,;高频介电陶瓷粉末为钛酸盐基介质陶瓷或铋基焦绿石微波介质陶瓷；高频磁性陶瓷粉末为镍锌铁氧体；所述的高频介电陶瓷粉末和高频磁 性陶瓷粉末的平均粒径为100nm 5um;有机溶剂为无水乙醇或石油醚，表 面偶联剂为油酸、硅垸、钛酸酯或铝酸酯。上述柔性无机/有机高频磁电复合材料的制备方法，其特征在于，按以 下步骤进行(1)陶瓷粉末的表面处理将平均粒径为100nm 5um的高频介电陶瓷粉末和高频磁性陶瓷粉末按 体积比各取100份，于11(TC下干燥24小时，然后将干燥后的高频介电陶 瓷粉末和高频磁性陶瓷粉末各溶入体积比为100份的有机溶剂中，有机溶剂 中加入有1 5份体积比的丙烯酸，超声处理10小时，使陶瓷粉末表面被丙 烯酸处理；(2)陶瓷粉末的表面改性 按体积比取表面处理过的高频介电陶瓷或高频磁性陶瓷粉末各100份， 表面偶联剂1 2份，将高频介电陶瓷或高频磁性陶瓷粉末于ll(TC下干燥 24小时，然后将干燥后的高频介电陶瓷或高频磁性陶瓷粉末和表面偶联剂 置入体积比100份的有机溶剂中超声处理10小时，或者在球磨机中高速分 散4小时，使高频介电陶瓷或高频磁性陶瓷粉末表面均匀的包覆一层偶联 剂；然后将表面改性处理后的高频介电陶瓷或高频磁性陶瓷粉末，于iicrc 下干燥24小时；(3)柔性无机/有机高频磁电复合材料的制备取适量经改性处理后干燥的高频介电陶瓷、高频磁性陶瓷粉末和弹性 体，加入双螺杆挤出机中混炼，温度为150°C 200°C，转速为60rpm 150rpm，挤出造粒，得到造粒的复合材料；将造粒的复合材料置入模具或者在平板硫化机上热压，在温度为 150°C 200°C，压力为20 MPa 10簡Pa，时间为5分钟，进行热压成型，得到柔性无机/有机高频磁电复合材料；或者将造粒的复合材料置入注塑成型机中，得到柔性无机/有机高频磁 电复合材料。经实验结果表明，本专利技术制备的柔性无机/有机高频磁电复合材料，在 具有高介电常数、高磁导率、高截止频率和小损耗的情况下，能同时拥有良 好的柔性，是一种具有广阔应用前景的高频磁电复合材料。本专利技术制备出的微波复合材料具有以下技术特点加工温度低(<250°C)，成型简单方便，加工温度低(<200°C)，相对介 电常数(s一4.5 12)和磁导率(k二1.3 3.8)调节范围宽，介质损耗小 (100z时的tanS〈lx10—2)，拉伸率大(90% 700%)。通过调节复合材料的聚合物基体和高频介电陶瓷粉末和高频磁性陶瓷 粉末的性能和体积比，对其进行不同的物理化学改性，可以明显的改善复合 材料的微波性能和机械性能，使之达到所需要的性能，获得兼聚高介电常数、 高磁导率、高截止频率和小损耗以及良好柔性的复合材料。工艺简单，制备方便，工艺参数便于控制，容易实现由实验室小规模生 产向大工业生产的过渡。附图说明图1为本专利技术复合材料的介电常数和频率的关系图； 图2是本专利技术复合材料的磁导率和频率的关系图； 图3是本专利技术复合材料的拉伸性能曲线； 图4是本专利技术复合材料的微观组织照片。以下结合附图和专利技术人给出的具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。具体实施例方式按照本专利技术的技术方案，申请人对以弹性体材料为聚合物基体，高频的 介电陶瓷和高频磁性陶瓷粉末为填充介质，制备了柔性无机/有机高频磁电复合材料，主要应用小型化的EMI滤波器、柔性天线、柔性电磁带隙结构，柔性电路板以及其他对磁性、介电性和柔性同时要求的场合。以下是专利技术人给出的具体实施例，需要指出的是，这些实施例是本专利技术 一些较佳的例子，本专利技术不限于这些实施例。实施例1:1) 陶瓷粉末的表面处理取平均粒径为500nm的钛酸锶(SrTiO:,)和镍锌铁氧体((Ni^本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柔性无机／有机高频磁电复合材料，其特征在于，其配方的体积比组成为：弹性体：１００份，高频介电陶瓷粉末：５～１００份，高频磁性陶瓷粉末：５～１００份，表面偶联剂：１～２份，丙烯酸：２～５份，有机溶剂：５０～２００份；其中：所述的弹性体为茂金属催化的乙烯－辛烯共聚物，密度为０．８６３～０．９１５ｇ／ｃｍ↑［３］；高频介电陶瓷粉末为钛酸盐基介质陶瓷或铋基焦绿石微波介质陶瓷；高频磁性陶瓷粉末为镍锌铁氧体；所述的高频介电陶瓷粉末和高频磁性陶瓷粉末的平均粒径为１００ｎｍ～５ｕｍ；有机溶剂为无水乙醇或石油醚，表面偶联剂为油酸、硅烷、钛酸酯或铝酸酯。
【技术特征摘要】
1.一种柔性无机/有机高频磁电复合材料，其特征在于，其配方的体积比组成为弹性体100份，高频介电陶瓷粉末5～100份，高频磁性陶瓷粉末5～100份，表面偶联剂1～2份，丙烯酸2～5份，有机溶剂50～200份；其中所述的弹性体为茂金属催化的乙烯-辛烯共聚物，密度为0.863～0.915g/cm3；高频介电陶瓷粉末为钛酸盐基介质陶瓷或铋基焦绿石微波介质陶瓷；高频磁性陶瓷粉末为镍锌铁氧体；所述的高频介电陶瓷粉末和高频磁性陶瓷粉末的平均粒径为100nm～5um；有机溶剂为无水乙醇或石油醚，表面偶联剂为油酸、硅烷、钛酸酯或铝酸酯。2. 如权利要求1所述的柔性无机/有机高频磁电复合材料，其特征在于， 所述的钛酸盐基介质陶瓷为钛酸锶或部分离子取代的钛酸锶。3. 如权利要求1所述的柔性无机/有机高频磁电复合材料，其特征在于， 所述的铋基焦绿石微波介质陶瓷为(Bi:v2Zr^) (Zr^Nb:v2)07微波介质陶瓷，或 者是Bi2 (Zn1/:,Nb2/》207 (BZN)微波介质陶瓷。4. 如权利要求1所述的柔性无机/有机高频磁电复合材料，其特征在于， 所述的镍锌铁氧体为(NixZmJFe^ ,其中x=0. 1-0. 9。5. 权利要求l所述的柔性无机/有机高频磁电复合材料的制备方法，其 特征在于，按以下步骤进行(1) 陶瓷粉末的表面处理将平均粒径为100nm 5um的高频介电陶瓷粉末和高频磁性陶瓷粉末按 体积比各取100份，于ll(TC下干燥24小时，然后将干燥后的高频介电陶 瓷粉末和高频磁性陶瓷粉末各溶入体积比为100份的有机溶剂中，有机溶剂 中加入有1 5份体积比的丙烯酸，超声处理l小时，使陶瓷粉末表面被丙 烯酸处理；(2) 陶瓷粉末的表面改性按体积比取表面处理过的高频介电陶瓷或...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪宏，杨海波，向锋，姚熹，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87
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