一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料及制备方法，属于低频吸波材料技术领域，所述吸波材料的化学式组成为：Ni

【技术实现步骤摘要】
一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及低频吸波材料
，尤其涉及一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料及制备方法。

技术介绍

[0002]当前，无论是电磁波干扰屏蔽技术，还是电磁波吸收技术，都能有效减弱电磁辐射的泄露。虽然电磁波屏蔽材料的吸收和反射对电磁波屏蔽性能有很大的贡献，但是无法彻底消除反射波，对精密电子仪器设备内部的电子元件仍有可能产生不利影响。因此，衰减电磁波能量的理想材料应该是以吸收电磁波为主导的电磁功能材料。
[0003]入射电磁波能够最大限度的进入材料内部而不是在材料与空气接触的界面被反射，是实现强吸收的先决条件，这就要求吸波材料与空气之间实现良好的阻抗匹配，理想阻抗匹配是材料的阻抗与空气完全相等。若是阻抗失配，即材料的阻抗与空气有明显差别，入射电磁波在材料表面会发生严重反射，会极大减弱吸波效果。
[0004]根据传输线理论，对于有一定厚度d的吸波材料来说，当空气的阻抗Z0与吸波材料的负载阻抗Z
i
相等时，二者达到了实际的理想阻抗匹配，此时不存在反射的电磁波。在低频段，以P波段为例，其电磁波的波长范围为0.3~1 m，现有吸波材料在P波段难以实现高性能吸波，主要原因在于其波长较长，需要吸波材料的厚度较厚，同时材料本身难以与空气实现良好的阻抗匹配，导致电磁波在材料表面发生较强的反射，而难以进入材料内部被吸收。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一，就在于提供一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料，所述吸波材料的化学式组成为：Ni
a
Zn
b
Cu
c
Mg
d
Fe
15
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
O
20
+xwt%Co2O3+ywt%CaCO3，其中，0.8≤a≤2.8，0.5≤b≤2，0.4≤c≤1，0.1≤d≤0.5，Co2O3和CaCO3为掺杂料，并且1≤x+y≤7。
[0006]为解决吸波材料在兆赫兹频段难以实现高性能吸收的问题，本专利技术过向镍锌铁氧体中联合掺杂Co
2+
、Cu
2+
、Mg
2+
、Ca
2+
等+2价金属阳离子，调整镍锌铁氧体的复介电常数和复磁导率，进而调控材料的阻抗匹配特性和电磁衰减特性，实现增强镍锌铁氧体材料低频端吸波性能的目的。其中，Cu
2+
可以降低镍锌铁氧体的烧结温度，Mg
2+
和Ca
2+
能够起到增加介电常数的作用，Co
2+
可以调节镍锌铁氧体的磁性和复磁导率。
[0007]本专利技术提供的上述兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料，可以使得铁氧体材料在3.6mm厚度下实现100～1000MHz的范围内
ꢀ‑
10dB吸波性能。
[0008]本专利技术的目的之二，在于提供一种上述的兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料的制备方法，采用的技术方案为，包括如下步骤：（1）一次球磨：按组成化学式Ni
a
Zn
b
Cu
c
Mg
d
Fe
15
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
O
20
称取原材料进行一次湿法
球磨，料与球、去离子水的质量比为1:(3～6):(1～2)，球磨转速为160～220 r/min，时长为6～12 h，然后烘干，得到一次球磨料；（2）预烧：将步骤（1）所得的一次球磨料过筛，在850～1100℃进行预烧，保温时长为4～8 h，待其自然冷却至室温，得到预烧料；（3）二次球磨：按照预烧料和Co2O3、CaCO3的质量比为100 : x : y称取原材料并混合，将混合料与去离子水按照质量比为1:(1.5～2)进行球磨6～10 h，然后烘干，即得到二次球磨料；（4）造粒：将步骤（3）制得的二次料加入胶合剂，进行造粒过筛，所述二次料与胶的质量比为100: (3～10)；（5）成型：将完成造粒的细粉放入模具中进行压制，压强为80～150MPa，得到材料生坯；（6）烧结：将步骤（5）所得生坯装入气氛炉中进行烧结，烧结温度为1080～1220℃，保温时长为4～8h，即得。
[0009]作为优选的技术方案：步骤（1）中，球磨的料与去离子水的质量比为1:1.5，球磨时间为8h。
[0010]作为优选的技术方案：步骤（2）中，预烧温度为980℃，保温时长为6h。
[0011]作为优选的技术方案：步骤（3）中，x和y的取值范围为x＋y=5。
[0012]作为优选的技术方案：步骤（4）中，所述胶合剂为聚乙烯醇的水溶液，浓度为5wt％～15wt％。
[0013]作为优选的技术方案：步骤（6）中，烧结温度为1120℃～1160℃。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过离子代换和二次料调控材料的复介电常数和复磁导率，进而调节镍锌铁氧体材料的吸波带宽和吸收强度，通过调整配方参数，可以使得镍锌铁氧体在较薄的厚度下（d<4.0mm）实现
‑
10dB有效吸波带宽，频率为100～1000MHz，可广泛应用于低频电磁波吸收领域。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例制得的铁氧体吸波材料的升温曲线图；图2为本专利技术实施例制得的铁氧体吸波块材的平面XRD图谱；图3为本专利技术实施例制得的铁氧体吸波块材的断面SEM图像；图4为本专利技术实施例制得的铁氧体吸波材料在不同厚度下的反射损耗频谱。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0017]实施例1：一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料，按一次料的组成化学式Ni
2.4
Zn
1.8
Cu
0.6
Mg
0.2
Fe
10
O
20
，分别称取Fe2O3、NiO、ZnO、CuO、MgO，进行一次球磨和预烧；然后按照预烧料和Co2O3、CaCO3的质量比为100 : x : y称量二次添加料，其中x=0.5，y=4.5。
[0018]实施例2：一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料，按一次料的组成化学式
Ni
2.4
Zn
1.8
Cu
0.6
Mg
0.2
Fe
10
O
20
，分别称取Fe2O3、NiO、ZnO、CuO、MgO，进行一次球磨和预烧；然后按照预烧料和Co2O3、CaCO3的质量比为100 : x : y称量二次添加料，其中x=1，y=4。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料，其特征在于：所述吸波材料的化学式组成为：Ni
a
Zn
b
Cu
c
Mg
d
Fe
15
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
O
20
+xwt%Co2O3+ywt%CaCO3，其中，0.8≤a≤2.8，0.5≤b≤2，0.4≤c≤1，0.1≤d≤0.5，Co2O3和CaCO3为掺杂料，并且1≤x+y≤7。2.权利要求1所述的兆赫兹频段高性能铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）一次球磨：按组成化学式Ni
a
Zn
b
Cu
c
Mg
d
Fe
15
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
O
20
称取原材料进行一次湿法球磨，料与球、去离子水的质量比为1:(3～6):(1～2)，球磨转速为160～220 r/min，时长为6～12 h，然后烘干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王殿杰，鲜聪，黄小忠，孔伟，任仕晶，廖杨，罗建成，
申请(专利权)人：西南应用磁学研究所中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：发明
国别省市：