电磁波吸收材料制造技术

本发明专利技术公开一种可对１Ｇ至１００Ｇ高频电磁辐射有较强吸收能力的、由稀土元素和铁氮构成的２∶１７相的材料，以及由这种材料构成的具有更好的吸波性能的电磁波吸收复合材料。本发明专利技术的电磁波吸收材料通式为Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３－δ，且满足其通式的材料的易磁化方向必须是与Ｃ轴垂直。通式中Ｒ为Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ中的任一种或任两种的任意组合。本发明专利技术制备电磁波吸收复合材料的方法是：将前述材料放入未固化的粘结材料中，经充分混合均匀后再放入非磁性材料制作的模具内，将模具置于磁场中进行取向处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁波吸收材料，特别是由稀土元素和铁氮构成的2 17相的材料， 以及由这种材料构成的可吸收电磁波的复合材料。
技术介绍
由于电磁波的广泛应用带来严重的电磁干扰，例如无线电通讯(特别是3G手机通 讯)、雷达探测等。克服电磁波干扰的有效方法是采用电磁波吸收材料。中国专利技术专利申请200710049468. X公开的稀土参杂的以α -Fe为主的稀土铁基 吸波材 另夕卜，“Broadband and thin microwave absorber of nickel-zinc ferrite/ carbonyl iron，，(Journal of Alloys and Compounds 487 (2009) 708-711)(以下简称文 献1)公开了铁氧体和金属颗粒的吸波复合材料；“D印endence of Microwave Absorbing Property on Ferrite Volume Fraction in MnZn Ferrite-Rubber Composites，， (D. Y. Kim, Y. C. Chung, T. W. Kang, and H.C.Kim IEEE TRANSACTIONS 0NMAGNETICS, VOL 32， NO 2，MARCH 1996)(以下简称文献2)公开了铁氧体的电磁波吸波材料；Gi gahertz range electromagnetic wave absorbers made of amorphous-carbon-based magnetic nanocomposites (Jiu Rong Liu, Masahiro Itoh, Takashi Horikawa, and Ken-ichi Machida JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 98,054305_2005)(以下简称文献3)公开了铁和碳 构成的复合材料的吸波性质。现有技术存在的一个共同不足是材料的匹配厚度较大，例如中国专利申请 200710049468. X公开的材料在3GHz左右的匹配厚度约为4mm左右，而在2GHz的对应厚 度将大于7mm(参见该专利附图的内容)；而文献1的材料在频率3GHz时，对应的厚度为 3. 5 4mm ；文献2的材料在频率小于8GHz时对应的厚度都超过了 4mm ；文献3的材料在频率为3GHz时对应的厚度为4mm，而在频率为2GHz时，其厚度将 达到6mm左右。由于现有技术的材料匹配厚度较大，使其应用受到限制，在一些特殊的应用 领域甚至完全无法使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种可克服现有技术不足，可以有较薄厚度，同时具有对高频电磁波， 特别是IG至100G高频电磁辐射有较强吸收能力的电磁波吸收材料，本专利技术同时提供用这 种材料的制备方法和以这种材料制备具有更优良性质的复合材料的方法。本专利技术的电磁波吸收材料通式为R2Fe17N3_s，且满足其通式的材料的易磁化方向必 须是与C轴垂直。通式中R为稀土元素中的Y、Ce、Nd、Pr、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu中的任 一种或任两种的任意组合，0 ≤ δ ≤0.5。本专利技术优选的材料化学式为Pr2Fe17N3_s，或Nd2Fe17N3_s或Ce2Fe17N3_s。本专利技术的电磁波吸收材料制备方法是先将含有10 30重量％的稀土元素和 70 90重量％的铁熔炼成合金，然后将其粉碎成细小粉末，再进行氮化处理。本专利技术的电磁波吸收材料优选制备方法是将所得的细小粉末后再研磨至小于5 微米的粉末，再将研磨后的粉末在250 550°C进行氮化处理。在进行研磨处理时本专利技术推 荐以每克粉末加入10 50mg的酞酸酯偶联剂，再将研磨器皿内注满可溶解酞酸酯偶联剂 的醇。采用这一技术措施可减少球磨时材料的氧化，使材料保持R2Fe17N3]相。用本专利技术前述的电磁波吸收材料制备电磁波吸收复合材料的方法是将所述的材 料放入未固化的粘结材料中，经充分混合均勻后再放入非磁性材料制作的模具内，将模具 置于磁场中，同时使模具在磁场中旋转，如此对材料进行取向处理直到粘结材料固化，这里 所述的粘结材料为高分子材料，如树脂，或石腊，或聚乙烯，或聚丙烯等。本专利技术制备电磁波吸收复合材料中所采用的最佳粘结材料为热固化环氧树脂。本专利技术制备电磁波吸收复合材料中，其取向处理时磁场为10-4 10T，模具旋转 速度为1 200转/分。经相关的试验研究表明，本专利技术的电磁波吸收材料可在薄于现有技术的吸收厚度 下满足强吸收电磁波的性质，如在频率为3GHz时对应的厚度在2mm左右，在2GHz对应的 厚度在3mm，因此在同样的应用场合，采用本专利技术的材料在相同频率下可得到更薄的匹配厚 度，更有利于满足小型化和集成化以及减轻重量的要求，可更广泛地用于仪器、仪表、通讯，军事等领域。附图说明附图1为本专利技术实例1的材料取向前后XRD衍射谱图。附图2为本专利技术实例1的材料与石蜡复合得到的复合材料的电磁波吸收谱图，其 中■为未经取向处理的复合材料吸收曲线， 为经取向处理后的复合材料吸收曲线，图中 所标的2mm和3mm是指所测样品反射损耗对应的材料厚度值。附图3为本专利技术实例1的材料与环氧树脂复合得到的复合材料未经取向处理的电 磁波吸收谱图。图中所标的2mm和3mm是指所测样品反射损耗对应的材料厚度值。附图4为本专利技术实例2的材料取向前后XRD衍射谱图。附图5为本专利技术实例2的材料与石蜡复合得到的复合材料的电磁波吸收谱图，其 中■为未经取向处理的复合材料吸收曲线， 为经取向处理后的复合材料吸收曲线，图中 所标的3mm和4mm是指所测样品反射损耗对应的材料厚度值。附图6为本专利技术实例2的材料与环氧树脂复合得到的复合材料未经取向处理的电 磁波吸收谱图。图中所标的3mm和4mm是指所测样品反射损耗对应的材料厚度值。附图7为本专利技术实例3的材料取向前后XRD衍射谱图。附图8为本专利技术实例3的材料与石蜡复合得到的复合材料的电磁波吸收谱图，其 中■为未经取向处理的复合材料吸收曲线， 为经取向处理后的复合材料吸收曲线，图中 所标的2mm和3mm是指所测样品反射损耗对应的材料厚度值。附图9为本专利技术实例3的材料与环氧树脂复合得到的复合材料未经取向处理的电 磁波吸收谱图。图中所标的2mm和3mm是指所测样品反射损耗对应的材料厚度值。具体实施例方式本专利技术的材料是用下述方法制备的先将稀土元素和铁在惰性气体保护下熔炼成合金，所用的稀土元素R可以是Y、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu的任一种，也可以是 Y、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu元素中的任两种的任意组合，再对合金进行退火处理， 然后将合金研磨为微粉，再对合金微粉进行氮化处理，得到所需要的化学通式为R2Fe17N3_s 的材料，其中δ <0.5;研究还发现，所制备的材料要满足本专利技术使用要求，其材料的 易磁化方向与C轴垂直，同时满足这两个条件时(既化学通式为R2Fe17N3_s，且材料的易磁 化方向与C轴垂直)材料才可具有好的电磁波吸收特性。将按上述方法得到的材料再制备成复合材料，并对复合材料进行取向处理可充分 体现本专利技术材料的优点，获得更佳的电磁波吸收特性。以下是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
电磁波吸收材料，其特征是材料的通式为Ｒ↓［２］Ｆｅ↓［１７］Ｎ↓［３－δ］，且材料的易磁化方向与Ｃ轴垂直，通式中Ｒ为稀土元素中的Ｙ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ中的任一种或任两种的任意组合，０≤δ≤０．５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李发伸，左文亮，刘忻，伊海波，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]