一种Ku波段Zr-Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种Ku波段Zr

【技术实现步骤摘要】
一种Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料及其制备方法与应用，属于新型无机材料


技术介绍

[0002]随着现代电子信息技术的飞速发展，电子产品的广泛普及已融入社会日常生活的方方面面，在使得人们的生活变得便利的同时，也产生了大量的电磁辐射污染。随着先进探测技术的飞速发展，武器装备系统生存能力面临严峻的考验。尤其是无人机系统的加入进一步加剧了战争的烈度与强度，其所配的雷达侦察系统(主要为Ku波段)时刻影响着装备的战场生存与突防能力。吸波材料因其拥有防止电磁干扰、减轻电磁辐射等优点，被广泛应用于军事隐身、电子设备抗电磁干扰、医疗辐射防护、航空航天等领域，可见吸波材料的研究长期以来受到世界各国的重视。
[0003]其中，钡铁氧体类吸波材料兼具磁吸收与电吸收能力，在电磁屏蔽、军事装备隐身等领域应用广泛。在自然共振、畴壁共振等各类机制作用下，钡铁氧体在高频磁性性能方面表现优异(如比饱和磁化强度、磁晶各向异性、居里温度等)，并且兼具成本低，环境适应性强等特点，是理想的磁性吸波材料。纯M型钡铁氧体由于其固有的共振频率过高，影响其工业应用价值。阳离子取代是一种克服纯M型钡铁氧体的固有缺陷的有效可行的方法。高价阳离子掺杂可以促使体系内Fe
3+
转变为Fe
2+
，进而产生新的交换相互作用，引入新的自然共振峰，改善系统内偶极子浓度，优化材料的介电损耗能力，产生多共振机制，拓展吸波频谱。此外，由于钡铁氧体体系内存在不同次晶格的位点，不同次晶格位点具有不同磁矩方向、磁晶各向异性等磁学特性，高价阳离子取代可通过占据不同次晶格位点，降低磁晶各异性，使钡铁氧体自然共振频段从43.5GHz下调至Ka、Ku等军事民用常用波段，有效调节钡铁氧体的磁损耗的强度与频段。此类阳离子需要有与Fe
3+
接近的离子半径，且其价态要高于+3价，主要以Ti、Zr、Nb及V离子为主。相比之下，Zr
4+
电子的束缚力相对较弱，造成正负中心相对出现更大的偏离，从而形成一个更大的内电场促进材料介电性能提升；并且其较大离子半径，更易将缺陷引入晶胞体系，引发偶极子缺陷极化，提高材料介电损耗能力。另，由Ligand占位理论可知，电负性较小的Zr
4+
更易占据4f2等自旋向下位点，维持乃至提升钡铁氧体较高的磁化强度。但是过量高价氧离子掺杂也会打破钡铁氧体内部铁离子与氧空位浓度平衡，影响体系稳定性，进而会影响高价离子进入磁铅石型钡铁氧体内部，进而抑制M型钡铁氧体相的生成，产生杂质相，使掺杂钡铁氧体适用波段仅下降至Ka波段。
[0004]因此，提供一种新型的Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种Ku波段Zr
‑
Co共掺
杂M型钡铁氧体吸波材料。本专利技术提供的Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料不仅磁性能良好，稳定性较高，而且具有吸收频段较宽，电磁特性可调等优势。作为吸波材料可实现Ku波段电磁波全频谱吸收。
[0006]本专利技术的另一个目的还在于提供以上所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的制备方法。
[0007]本专利技术的又一个目的还在于提供以上所述的Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料在军事装备隐身、电子设备抗电磁干扰、医疗辐射防护或者航空航天中的应用。
[0008]为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料，其中，所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的化学式为BaFe
12
‑
2x
(CoZr)
x
O
19
，式中x为0.3
‑
0.5。
[0009]作为本专利技术以上所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的一具体实施方式，其中，所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料为粉末状，粒径为400
‑
600nm。
[0010]另一方面，本专利技术还提供了以上所述的Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：
[0011](1)按照Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的化学式称取铁源、钡源、锆源和钴源并将其溶于去离子水配成溶液；
[0012](2)向所述溶液中加入柠檬酸使其充分溶解后加入pH调节剂，在搅拌条件下使金属阳离子与柠檬酸中的羧基进行充分络合反应；
[0013](3)将步骤(2)反应后所得溶液加热蒸发，使之脱水后得到黏稠的胶状物，即溶胶；
[0014](4)对黏稠的胶状物研磨后进行煅烧，再对煅烧产物进行洗涤和烘干后得到所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料。
[0015]本专利技术所提供的Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料及其制备方法在维持M型钡铁氧体良好磁性的同时，进一步降低其磁晶各向异性、矫顽力和自然共振频率，实现高离子浓度掺杂以及电磁性能宽频谱调节，不仅能够大幅度提高材料的电磁损耗能力(介电常数虚部和磁导率虚部)，同时可拓宽材料的应用频段，提高M型钡铁氧体类吸波材料在军事、民用工业等领域的应用价值。
[0016]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(1)中，所述铁源包括硝酸铁和/或FeC13·
6H2O，所述钡源包括硝酸钡和/或BaCl2，所述锆源包括硝酸锆，所述钴源包括硝酸钴和/或CoCl2·
6H2O。
[0017]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(1)中所述的溶液中，Fe
3+
的浓度为0.05
‑
0.2mol/L。本专利技术中，当Fe
3+
的浓度过低时会降低所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的产量，而Fe
3+
的浓度过高则会使Fe
3+
在调节pH值过程中发生沉淀。
[0018]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(2)中，柠檬酸根与Fe
3+
、Ba
2+
、Co
2+
及Zr
4+
四种金属阳离子之和的摩尔比为1.8
‑
2.2:1。
[0019]作为本专利技术以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(2)中，加入pH调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料，其特征在于，所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的化学式为BaFe
12
‑
2x
(CoZr)
x
O
19
，式中x为0.3
‑
0.5。2.根据权利要求1所述的Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料，其特征在于，所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料为粉末状，粒径为400
‑
600nm。3.权利要求1或2所述的Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)按照Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料的化学式称取铁源、钡源、锆源和钴源并将其溶于去离子水配成溶液；(2)向所述溶液中加入柠檬酸使其充分溶解后加入pH调节剂，在搅拌条件下使金属阳离子与柠檬酸中的羧基进行充分络合反应；(3)将步骤(2)反应后所得溶液加热蒸发，使之脱水后得到黏稠的胶状物；(4)对黏稠的胶状物研磨后进行煅烧，再对煅烧产物进行洗涤和烘干后得到所述Ku波段Zr
‑
Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，柠檬酸根与Fe
3+
、Ba
2+
、Co
2+
及Zr
4+

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世丞，王博，王昕阳，王玉江，梁义，刘振，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：