【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸波材料，具体涉及一种稀土钕/五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂及其制备方法。
技术介绍
1、物联网(iot)是现代世界快速发展的技术之一，为了满足iot的发展，5g技术的开发利用是目前亟待发展的通信技术。5g技术的目标是实现更高的数据速率(>1gb/s)、不同设备之间的机器对机器通信，以及最小的人工干预、高带宽和低延迟。在5g nr中，定义了两个频段范围fr1和fr2：fr1为410-7125mhz的低频频段；fr2为24250-52600mhz的毫米波高频频段。但是高频电磁波对电子设备产生更加严重的干扰，也对环境与生命健康带来严重的损害。此外，在军事隐身领域，雷达依然是现代战争中捕捉目标信息的重要手段，因而必须尽可能降低或消除反射的电磁波能量，以达到避免被雷达探测的目的。因此，无论是在民用中消除电磁干扰和防护电磁辐射，还是在军用领域中提高武器系统的生存能力，都需要通过研发相应的吸波材料来吸收和衰减不利的电磁波来实现。
2、m型钡铁氧体由于具有高的单轴磁晶各向异性及高的矫顽力、价格低廉和稳定性高等优点，使得它成为了性质优良的永磁材料。但其共振频率单一、有效吸收宽度较窄等特点限制了其应用。在m型钡铁氧体基体中引入合适的杂离子可以有效的改变其各向异性场，从而改变m型钡铁氧体的自然共振频率，将强吸收的峰值偏移到理想的频段；引入的杂离子也可能为基体引入多个朗德因子，实现m型钡铁氧体的多频段吸收，拓宽其吸收频宽；引入的杂离子与m型钡铁氧体中ba2+离子或fe3+离子的离子半径不尽相同，引起m型钡铁氧
3、目前对m型钡铁氧体吸波材料离子取代改性时，大多选择单金属离子或多离子组合只取代ba2+离子或fe3+离子。对于取代ba2+方面的研究，诸多取代离子比如pb2+、ce3+、la3+、sr2+、bi3+等已经受到了广泛研究，结果表明ba2+位的取代能够优化m型钡铁氧体的磁学性质，使其能够在需求的电磁波波段内具有较好的吸波性能。而采用非磁性或弱磁性离子及其组合取代m型钡铁氧体中的fe3+离子的研究，例如sc3+、ti4+、co2+-ti4+、la3+-ce3+，zr4+-ni2+等，阐明了降低m型钡铁氧体的各向异性场以及增强体系中多磁共振，能够降低其自然共振频率，同时拓宽其有效吸波带宽。但是，在双位取代m型钡铁氧体吸波材料方面鲜有报道。
4、稀土元素普遍具有4f轨道未充满、离子半径较大和电子数量多等特点，因此稀土元素取代能够与m型钡铁氧体中的fe3+离子产生磁相互作用，引起晶格畸变，减小材料能级中的能量差，从而改变m型钡铁氧体的介磁电性能。其次，在m型钡铁氧体中进行更高价离子取代时，容易在晶格中产生离子位移极化，使得材料的介电性能得到提高。因此，采取稀土离子nd3+和非磁性离子nb5+(ta5+)取代m型钡铁氧体，有望改善m型钡铁氧体的介磁性质，从而获得具有优良吸波性能的吸波剂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种针对防治5g电磁污染与毫米波雷达隐身相对应频段的双位取代m型钡铁氧体吸波剂及其制备方法。
2、本专利技术为实现目的，采用如下技术方案：
3、本专利技术首先提出了一种稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂，所述的双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂为ba1-xndxfe12-yayo19，其中a为五价过渡金属离子nb和ta离子中的至少一种，x＝0.05～0.3，y＝0.05～0.3。
4、本专利技术进一步提出了所述稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂的制备方法，其特点在于：将稀土元素钕和五价过渡金属离子a(nb5+或ta5+)分别取代m型钡铁氧体的部分ba2+离子和部分fe3+离子，实现对两种元素的同步取代，得到稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂。所述方法包括以下步骤：
5、(1)将碳酸钡、氧化钕、氧化铁、a的氧化物(氧化铌与氧化钽中的至少一种)及氧化硼按照预设的比例混合并研磨，获得预混合前驱体；
6、(2)将步骤(1)得到的所述预混合前驱体置于氧化锆球磨罐中，然后加入适量的无水乙醇进行球磨，球磨完成后，烘干获得球磨粉体；
7、(3)将步骤(2)得到的球磨粉体研磨后，进行第一次煅烧；
8、(4)将步骤(3)得到的样品研磨后，进行第二次球磨；
9、(5)将步骤(4)得到的样品进行第二次煅烧，待冷却至室温后，对样品进行充分研磨，最终得到稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂。
10、进一步地，步骤(1)中，碳酸钡、氧化钕、氧化铁、氧化铌(氧化钽)的摩尔配比按照产物化学式进行预设，氧化硼的加入量为碳酸钡、氧化钕、氧化铁和a的氧化物的总质量的1～3％。
11、进一步地，步骤(2)中，所述球磨的转速为250～400rpm、球磨时间为12～36h，烘干温度为60℃。
12、进一步地，步骤(3)中，所述第一次煅烧的温度为1100～1400℃，煅烧时间为4～8h，升温速率为10℃/min。
13、进一步地，步骤(4)中，所述第二次球磨的转速为250～400rpm、球磨时间为12～18h，烘干温度为60℃。
14、进一步地，步骤(5)中，所述第二次煅烧的温度为1100～1400℃，煅烧时间为4～8h，升温速率为10℃/min。
15、本专利技术的有益效果体现在：
16、1.本专利技术通过固相合成法，将稀土元素钕离子和五价过渡金属元素铌(钽)离子引入m型钡铁氧体基体中，其中稀土元素nd3+离子取代部分的ba2+离子，而nb5+(ta5+)离子取代部分的fe3+离子，实现了对m型钡铁氧体双位离子取代。稀土元素nd3+能够与m型钡铁氧体中的fe3+离子产生磁相互作用，引起晶格畸变，减小材料能级中的能量差，从而改变m型钡铁氧体的介磁电性能。同时，在m型钡铁氧体中引入更高价离子nb5+(ta5+)，容易在晶格中产生离子位移极化，使得材料的介电性能得到提高。此外，提高高价取代元素的比例，增强了为维持电荷平衡而引起fe3+向fe2+的转变，增强fe3+和fe2+之间的交换耦合作用。nd3+离子和nb5+(ta5+)离子的同时引入，使得材料在自然共振和交换共振的共同作用下，能够在2～18ghz和26.5～40ghz两个波段范围内均有一定的电磁波吸收性能。
17、2.本专利技术通过调节在m型钡铁氧体中nd3+离子和nb5+(ta5+)离子的取代比例，可以降低吸波剂的厚度以及调控m型钡铁氧体的吸波频段，能够获得更加轻质有效的吸波材料。随着nd3+离子或nb5+(ta5+)离子进入m型钡铁氧体中，材料的吸波性能均能得到有效改善。高价离子的取代能够在基体中产生多磁共振，拓宽其有效吸波带宽；通过调节nd3+离子和五价金属nb5+(ta5+)离子的相对比例，可以实现对固定频率下多磁共振的有效调控；五价金属离子取代本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.稀土钕和五价离子双位取代M型钡铁氧体双波段吸波剂，其特征在于：所述的双位取代M型钡铁氧体双波段吸波剂为Ba1-xNdxFe12-yAyO19，其中A为五价过渡金属离子，x＝0.05～0.3，y＝0.05～0.3。
2.根据权利要求1所述的稀土钕和五价离子双位取代M型钡铁氧体双波段吸波剂，其特征在于：A为Nb和Ta离子中的至少一种。
3.一种权利要求1所述的稀土钕和五价离子双位取代M型钡铁氧体双波段吸波剂的制备方法，其特征在于：将稀土元素钕和五价过渡金属离子A分别取代M型钡铁氧体的部分Ba2+离子和部分Fe3+离子，实现对两种元素的同步取代，得到稀土钕和五价离子双位取代M型钡铁氧体双波段吸波剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的其制备方法，其特征在于：步骤(1)中，氧化硼的加入量为碳酸钡、氧化钕、氧化铁和A的氧化物的总质量的1～3％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述球磨的转速为250～400rpm、球磨时间为12～36h，烘干温度为
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述第一次煅烧的温度为1100～1400℃，煅烧时间为4～8h，升温速率为10℃/min。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述第二次球磨的转速为250～400rpm、球磨时间为12～18h，烘干温度为60℃。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述第二次煅烧的温度为1100～1400℃，煅烧时间为4～8h，升温速率为10℃/min。
...【技术特征摘要】
1.稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂，其特征在于：所述的双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂为ba1-xndxfe12-yayo19，其中a为五价过渡金属离子，x＝0.05～0.3，y＝0.05～0.3。
2.根据权利要求1所述的稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂，其特征在于：a为nb和ta离子中的至少一种。
3.一种权利要求1所述的稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂的制备方法，其特征在于：将稀土元素钕和五价过渡金属离子a分别取代m型钡铁氧体的部分ba2+离子和部分fe3+离子，实现对两种元素的同步取代，得到稀土钕和五价离子双位取代m型钡铁氧体双波段吸波剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的其制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉程，魏浩山，崔接武，张勇，余东波，刘家琴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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