【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于吸波材料，具体涉及一种以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷及其制备方法。
技术介绍
1、当前，无线通信的快速发展，智能家居、交通和医疗设备的日益普及，给当今快节奏的社会带来了便利。同时，大量的电子设备也大大增加了电磁辐射，造成了严重的电磁污染问题。这些电磁污染不仅干扰电气设备的运行，而且对人体健康和自然环境有害。为此，开发高性能的电磁波吸收材料，将入射电磁波转化为热或通过界面将其耗散，具有十分重要的意义。而且，随着吸波材料在某些装备上的广泛应用，尤其是在高温和水氧环境中的发展，在抗氧化和耐腐蚀方面对电磁波的强吸收提出了更高的要求。
2、稀土硅酸盐具有低热膨胀系数、良好的化学稳定性和优异的耐腐蚀性，是高温硅基陶瓷最有前途的环境屏障涂层材料。其中，yb2si2o7是典型的高温结构陶瓷，广泛应用于高温耐氧化涂层、耐腐蚀陶瓷和耐热冲击涂层，具有较强的环境适应性，但同时也存在吸收强度低、有效吸收频带低的缺点，从应用上来看，是无法作为吸收材料去应用。加之，对于吸收材料的研究目前仍然主要集中在传统吸收材料(传统的电磁波吸收陶瓷由吸收剂和载流子组成)上，收效甚微。
3、结合现状，本专利技术研究团队认为有必要改变常规思维，不受限于传统吸收材料的研发路径，研发一种能够应用于恶劣环境下的新型微波吸收材料，以满足恶劣环境对吸波材料的吸波性能以及抗氧化、耐腐蚀性能等方面的高要求。
技术实现思路
1、本专利技术针对恶劣环境中对吸收材料性能的高要求以及目前传统吸收材
2、本专利技术的构思：
3、本专利技术研究团队认为yb2si2o7具有较强的环境适应性，非常适用于恶劣环境，但因受限于其存在吸收强度低、有效吸收频带低的缺点，一直无法很好地应用于吸收材料领域。本专利技术尝试在yb2si2o7陶瓷的基础上进一步地研发，以期获得一款满足要求的吸波材料。
4、本专利技术研究团队针对yb2si2o7陶瓷存在的问题进行了深入的分析，发现主要是由于该类陶瓷基体具有相对较高的介电常数实部，大量的电磁波会在材料表面反射，不能使电磁波尽可能进入材料内部被吸收，同时由于缺乏有效的电磁波耗散相，从而才导致其电磁波损耗能力不足。
5、鉴于上述因素，加之传统电磁波吸收陶瓷是由吸收剂和载流子组成的，本专利技术拟引入一种吸收剂去克服该类陶瓷基体目前面临的问题。tio2作为一种性能优异的导电半导体，被广泛应用，本专利技术研究团队也选择tio2作为吸收剂，而采用何种方式引入tio2以及引入何种形态的tio2正是本专利技术所要考虑的。
6、为了能够应用于恶劣环境下，满足抗氧化、耐腐蚀性能等方面的高要求，本专利技术最终得到的吸收陶瓷须具有致密的微观结构，如此，尽可能地减少腐蚀性介质(如水、氧气等)在材料内部的扩散通道，此外，该材料内部还应具备一定的复杂性，使得电磁波在材料内部能够经历多次反射、散射、吸收等过程，能量得到充分损耗。为此，本专利技术拟采用聚合物浸渍裂解法工艺引入球状的tio2。
7、为实现上述目的，本专利技术所提供的技术解决方案是：
8、一种以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷的制备方法，其特殊之处在于：
9、1)将yb2si2o7粉末和聚乙烯醇混合均匀得到混合物，并压制成型，随后置于温度为1400-1600℃的空气氛围中烧结2-3h，得到多孔yb2si2o7陶瓷；将煅烧温度和时间控制在该范围内，主要是因为若温度偏离该范围，可能生成杂相或影响晶体的生长方向和完整性，进而影响陶瓷的性能，而煅烧时间不足会使相转变不完全，结晶度不高，影响陶瓷的晶体结构和物理性能；
10、2)在真空条件下，将步骤1)得到的多孔yb2si2o7陶瓷置于浓度不低于99％的钛酸异丙酯溶液或钛酸四丁酯(c16h36o4ti)溶液中浸渍30-60min(浸渍时间过短，可能会使tio2中ti源的引入，无法充分渗透到陶瓷内部，导致活性物质在陶瓷基体中的分布不均匀)，之后置于温度为100-150℃的无氧环境下固化处理2-3h(即将浸渍后的样品放置在加热炉内的合适位置，排出炉内空气，按照固化温度时间进行固化)，最后置于惰性气体氛围中热解，使浸渍的钛酸异丙酯溶液或钛酸四丁酯无氧热解为tio2；此处固化温度和时间的控制也十分重要，较低的温度(低于100℃)会降低溶液中分子的热运动速度，使溶液活性降低，减缓向多孔yb2si2o7陶瓷内部渗透的速率，过高的温度则会使在浸渍过程中钛酸异丙酯溶液或钛酸四丁酯过早发生分解或挥发，减少了可参与反应的有效物质含量；而固化时间过短无法形成足够稳定和完善的化学键合或微观结构，固化时间过长则会使已形成的结构过度生长或发生一些不利的变化。
11、3)继续重复2-4次步骤2)，最终得到以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷，即纳米ybsioti复相吸波陶瓷。
12、进一步地，步骤1)中，混合物中yb2si2o7粉末的质量分数为70-90％。
13、进一步地，步骤2)中，热解温度为1200-1500℃，时间为2-3h。
14、进一步地，步骤1)中，yb2si2o7粉末的制备方法如下：
15、将yb(no3)3·6h2o溶解于去离子水中得到溶液a；
16、将正硅酸乙酯溶解在乙醇中，搅拌得到溶液b；
17、室温下，将溶液a和溶液b混合搅拌均匀得到透明凝胶c；
18、将凝胶c干燥后，进行焙烧，冷却至室温球磨得到yb2si2o7粉末；
19、其中，干燥的工艺条件为：先在70-90℃下干燥20-30h，然后继续110-150℃下干燥11-13h；
20、焙烧的工艺条件为：焙烧温度为1100°-1200℃，焙烧时间为2-4h；
21、球磨的工艺为：球磨20-60min，此过程重复5-15次时间间隔为10-20min，干燥后得到粒径为50-100微米的yb2si2o7粉末。
22、进一步地，步骤1)中，yb(no3)3与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1-1.5；
23、溶液a中yb(no3)3浓度为3.5-5mol/l，溶液b中正硅酸乙酯浓度为3.5-5mol/l。
24、本专利技术还提供了一种以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷，其特殊之处于，采用上述制备方法制备得到。采用该方法制备得到的纳米ybsioti复相吸波陶瓷在微观下，呈现片层状与球状复合的特殊结构，其特殊结构不仅拥有更大的比表面积，还能够通过在内部经历多次能量耗散，进而达到增强电磁波吸收性能。除此之外，通过pip的制备方式能使tio2均匀地分散在基体中，并逐渐形成致密的微观结构，不仅可以减少腐蚀性介质在材料内部的扩散通道，还可以减少界面处的空隙，在表面或内部形成物理屏障。
25、其中，yb2si2o7是吸波陶瓷的基体，主要起耐腐蚀的作用，而改变吸波剂tio2的含量可调节本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述以以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述以以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述以以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述以以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
7.一种以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷，其特征在于：采用权利要求1-6任一所述制备方法制备得到。
8.权利要求7所述以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷在微波吸收方面的应用。
9.一种吸波材料，其特征在于：其有效成分为权利要求7所述以Yb2Si2O7为基体的TiO2基吸波陶瓷。
【技术特征摘要】
1.一种以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述以以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述以以yb2si2o7为基体的tio2基吸波陶瓷的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述以以yb2si2o7为基体的tio2基吸波...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旭光，任寿伟，王健，齐晓荣，杨晋，石珺玺，李林松，李端，王宏卫，
申请(专利权)人：国营四达机械制造公司，
类型：发明
国别省市：
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