一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电磁波吸收材料领域，公开了一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法。本发明专利技术的钕掺杂锶铁氧体吸波材料的化学式为：Sr1‑

【技术实现步骤摘要】
一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料领域，尤其涉及一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术的飞速发展，相继产生的电磁污染对人类的危害日益增大，开发电磁波吸收材料减少电磁污染意义重大，因此，制备性能优异的吸波材料成为当前的研究热点。M型六铁氧体(MFe
12
O
19
，M＝Sr，Ba，Pb)既有亚铁磁性又有介电特性，是一种双复介电材料。由于诸如M型六铁氧体的介电磁性复合材料能促进阻抗匹配以及介电损耗和磁损耗引起的协同效应，因此其是一种优良的微波吸收材料，且以其优良的抗氧化性、高导磁率、无毒无污染、成本低廉、易获得等优点得到了广泛应用。
[0003]目前，通过离子掺杂来提高M型铁氧体的吸波性能是一个研究热点。如Yucheng Chen等人采用溶胶
‑
凝胶法制备了Bi
x
Ba1‑
x
Fe
12
O
19
，并通过控制钡铁氧体中取代的Bi元素的水平(x＝0.1、0.2和0.3)，在10GHz范围内获得了令人满意的反射损耗(Yc A,Lca B,Tx A,et al.Effect of Bi doping on the structure and wave absorption properties of barium ferrite.2022)。H.H.Nguyen等人通过固相反应法制备了SrFe
12/>‑
x
Zn
x
O
19
研究了Fe
3+
的化合价变化对吸波性能的影响，结果表明，Zn
2+
掺杂导致Fe
3+
和Fe
4+
离子的共存，从而增加磁、介损耗。但目前的M型铁氧体依然存在厚度较厚、吸收频带宽度窄、吸收强度有待提高等不足(Hhn A,Whj A,Tlp A,et al.Coexistence of Zn and Fe ions influenced magnetic and microwave shielding properties of Zn
‑
doped SrFe
12
O
19 ferrites[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2021)。
[0004]因此，亟需开发一种新的M型铁氧体复合材料，能够解决上述问题，同时简化工艺流程，降低生产成本。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术涉及M型铁氧体复合材料的厚度较厚、吸收频带宽度窄、吸收强度有待提高等问题，本专利技术将提供一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料，其化学式为：Sr1‑
a
Nd
a
Fe
12
‑
x
‑
y
‑
c
Nd
x
Zr
y
O
19
，其中0≤a≤0.5，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，
‑
4≤c≤2.2，且(12
‑
x
‑
y
‑
c)/(1.2
‑
a)＝(9.8～16):1。
[0008]钕掺杂锶铁氧体吸波材料的化学式为：Sr1‑
a
Nd
a
Fe
12
‑
x
‑
y
‑
c
Nd
x
Zr
y
O
19
，其中0≤a≤0.5，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，a、x、y代表原子的摩尔数，c代表调控铁锶比值的常数。
[0009]作为本专利技术进一步优选的实施方式，0≤a≤0.25，0.15≤x≤0.5，0.15≤y≤0.5。
[0010]本专利技术主要合成了三种形式的铁氧体材料，SrNd
x
Fe
12
‑
x
‑
c
O
19
，2、Sr1‑
x
Nd
x
Fe
12
‑
c
O
19
、Sr1‑
x
Nd
x
Fe
12
‑
y
‑
c
Zr
y
O
19
，综上化学式合并为Sr1‑
a
Nd
a
Fe
12
‑
x
‑
y
‑
c
Nd
x
Zr
y
O
19
。
[0011]在本专利技术中，利用钕离子半径较大以及独特的4f电子层结构等特点，并通过缺Fe
3+
和富Sr
2+
的环境、改变烧结温度、引入过渡金属Zr
4+
等一系列手段，使得氧空位增加和Fe
2+
出现、颗粒形貌发生变化并形成多面体聚集体，从而显著改善材料的介电性能，并增强微波吸收性能。
[0012]作为本专利技术优选的实施方式，所述钕掺杂锶铁氧体吸波材料的粒径为50
‑
420000nm。
[0013]作为本专利技术优选的实施方式，所述钕掺杂锶铁氧体吸波材料的微观形貌为球形多面体结构。
[0014]该球形多面体结构长径比减小，可能导致矫顽力变大，部分样品有类长棒状出现，研究表明这种形貌对吸波性能有利。
[0015]作为本专利技术优选的实施方式，所述钕掺杂锶铁氧体吸波材料在2
‑
18GHz的吸收强度为
‑
10dB～
‑
52.52dB。
[0016]作为本专利技术优选的实施方式，所述钕掺杂锶铁氧体吸波材料在C波段和Ku波段同时吸收，存在锆的锶铁氧体吸波材料在C波段、X波段和Ku波段均有吸收。其中，所述C波段为低频(2GHz到8GHz)，所述X波段为中频(8GHz到12GHz)，所述Ku波段为高频(12GHz～18GHz)。
[0017]第二方面，一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)将锶源、铁源、钕源、锆源、络合剂和溶剂混合，得到混合溶液；
[0019](2)使用酸碱调节剂调节步骤(1)所述混合溶液的pH值，然后在搅拌的条件下进行溶胶
‑
凝胶化反应，得到粘稠凝胶；
[0020](3)将步骤(2)所述粘稠凝胶依次进行干燥、热处理和焙烧，得到所述钕掺杂锶铁氧体吸波材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钕掺杂锶铁氧体吸波材料，其特征在于，其化学式为：Sr1‑
a
Nd
a
Fe
12
‑
x
‑
y
‑
c
Nd
x
Zr
y
O
19
，其中0≤a≤0.5，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，
‑
4≤c≤2.2，且(12
‑
x
‑
y
‑
c)/(1.2
‑
a)＝(9.8～16):1。2.如权利要求1所述的钕掺杂锶铁氧体吸波材料，其特征在于，0≤a≤0.25，0.15≤x≤0.5，0.15≤y≤0.5。3.权利要求1或2所述的钕掺杂锶铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将锶源、铁源、钕源、锆源、络合剂和溶剂混合，得到混合溶液；(2)使用酸碱调节剂调节步骤(1)所述混合溶液的pH值，然后在搅拌的条件下进行溶胶
‑
凝胶化反应，得到粘稠凝胶；(3)将步骤(2)所述粘稠凝胶依次进行干燥、热处理和焙烧，得到所述钕掺杂锶铁氧体吸波材料。4.如权利要求3所述的钕掺杂锶铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述焙烧包括一段式焙烧或二段式焙烧；所述一段式焙烧中，焙烧的温度为900
‑
1300℃，焙烧的时间为1
‑
24h；所述二段式焙烧中，第一次焙烧的温度为400
‑
600℃，第一次焙烧的时间为1
‑
24h，第二次焙烧的温度为1000
‑
1400℃，第二次焙烧的时间为1
‑
24h。5.如权利要求3所述的钕掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李作光，景晓东，宫华扬，陈子涛，孙洋，商晓云，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：