專利名稱：一種滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于滲流型吸波材料技術領域，特別涉及到一種溶膠凝膠原位形成滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合吸波陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
隨著電子信息技術的發展，在當今社會，電磁波已經無處不在。電磁波對于人類生活具有深遠影響，其應用在軍事信號探測和民用信息技術等各方面發揮了至關重要的作用。在軍事上，為了削弱和降低電磁波信號的探測靈敏度，各國大力發展隱身技術，以提高現代武器系統的攻擊和生存能力；在工業上，為了防止電磁波干擾，以有效降低電磁波對電子器件的影響，提高微波器件和設備的性能，已經成為電磁波防護和應用方面的重要環節。 因此，高性能吸波材料包括一些吸波工程材料的研究和應用進入到了一個重要發展階段。目前研究的吸波材料多數為單一介質的吸波材料，如金屬微粉吸波材料、多晶鐵纖維吸波材料、納米吸波材料等。然而，除了單一介質外，人們也對復合吸波材料進行了廣泛的研究，一類是在結構上進行復合，如一相包裹另一相；另一類是由吸收劑和基體組合而成的復合吸波材料，多為有機物和無機物復合；此外還有摻雜導致的復合吸波材料。這些復合吸波材料能得到比單相吸波材料具備更寬的吸收帶寬的吸波材料從而具備更好的吸波性能。吸波材料的性能好壞，也即材料對電磁波的衰減能力衰減常數，可以用如下公式表不α =2Jif{[(u “ ε 〃 -μ ‘ ε ‘ )2+(μ ‘ ε" +μ" ε ' )2]1/2+(μ " ε" -μ' ε, )}1/2α越大，表示材料的吸波能力越強。從上述吸波能力表達式看，其吸波性能的好壞不但與材料的介電性能有關，而且與材料的磁性能有關，且材料的損耗越大，吸波性能就越好。也就是說，如果能既改善材料的介電性能又改善材料的磁導率性能，并同時提高兩者的損耗則有望大大提高其吸波特性。鐵電鐵磁復合材料是一種既具有鐵電和介電特性、又具有鐵磁性的復合材料，既具備介電損耗，又具備磁損耗，因此鐵電鐵磁復合吸波材料有望具備優于單相材料的吸波性能。然而已有結果目前多建立在一種簡單復合概念的基礎上，雖然這樣可在一定程度上改善某些性能，但本質上還未有明顯突破，僅僅簡單利用兩種材料各自自身的特性實現對吸波性能的調節。通過引入滲流理論，結合其在復合體系中能產生的非線性效應，并通過原位復合溶膠凝膠法制備工藝，在一個體系中原位形成兩相，并實現兩相之間的均勻分布和相互包裹，成功地在導電的鐵磁相顆粒不相互接觸的前提下大大提高鐵磁相含量，可以同時獲得超高介電特性和高的磁性能，其在接近滲流閾值附近時介電性能達到原來的幾倍甚至幾十倍且不損失高的磁性能。既可以獲得較大的磁損耗也能獲得較大的介電損耗。更進一步，由于大量的兩相復合介面缺陷存在，以及較高導電性的鐵磁相顆粒在近乎相接觸的滲流閾值附近可能產生的巨大的漏電流，從而使體系的損耗特性大大提高，有望更進一步提高吸波性能。陶瓷是一種高溫燒結材料。將制備的復相粉體進一步燒結，控制其很好地將鈦酸鋇包圍在鎳鋅鐵氧體周圍，是實現滲流效應、特別是在高鎳鋅鐵氧體含量時實現滲流效應以及制備相對高損耗性能以及高吸波性能的陶瓷的關鍵。為了保證在高溫燒結后的陶瓷中產生滲流效應并具有高含量的鎳鋅鐵氧體，必須控制在兩相復合粉體中鎳鋅鐵氧體在較低溫度下長大形成大顆粒，而鈦酸鋇則在相對較高溫度下在分布均勻的剩余物質中形成，并均勻包圍在大顆粒的鎳鋅鐵氧體周圍。這樣才有望在導電的鐵磁相顆粒不相互接觸的前提下大大提高鐵磁相含量，以同時獲得超高介電特性和高的磁性能，保證高的吸波性能。這種滲流型復相陶瓷體系將大大提高體系的損耗，成功改善鐵電鐵磁復相材料的吸波特性，有望從本質上突破傳統復合吸波材料的吸波效果，擴展復相吸波材料的應用范圍。作為一種工程材料，滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合吸波陶瓷材料有望在相關領域得到新的應用。

發明內容
本發明的目的在于提供一種滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料及其制備方法。本發明的滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料，其鈦酸鋇相包圍在鎳鋅鐵氧體相周圍，鎳鋅鐵氧體相的含量為70mol % 90mol %。滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料的制備方法，其步驟如下1)將醋酸鋇和醋酸鎳按摩爾比1 1 1 3混合，加入冰醋酸攪拌溶解得到溶膠(1)，使溶膠中溶質濃度為1. Omol/L ；2)將鈦酸丁酯、醋酸鋅及硝酸鐵按摩爾比1 1 4 1 3 12混合，加入乙二醇甲醚攪拌溶解得到溶膠O)，使溶膠中溶質濃度為3. 7mol/L ；3)將上述兩種溶膠⑴和(2)混合，并加入體積三倍于混合溶膠的去離子水，進行攪拌，得到溶膠⑶；4)將溶膠C3)在120°C下干燥得到干膠，再將干膠在550°C 750°C下熱處理 1. 5h,原位形成鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體兩相復合粉體先驅體；5)將鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合粉體先驅體與質量分數為2 3 %的PVA混合進行造粒后，在IOMPa的壓力下壓成薄片。然后在空氣氛圍中于900 1000°C燒結3 證，再在1150°C 1300°C燒結7 12h，得到滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料。本發明與背景技術相比具有的有益的效果是本發明所提供的陶瓷吸波材料制備工藝簡單，且成本低廉，該陶瓷吸波材料具有好的吸波性能(在18 40GHz頻率范圍內，復合陶瓷在特定頻率處RL值為-35dB -70dB)。在吸波領域，特別在工程材料領域有望得到廣泛的應用。


圖1是實施例1鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料的吸波性能隨頻率變化的曲線；
圖2是實施例2鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料的吸波性能隨頻率變化的曲線；圖3是實施例3鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料的吸波性能隨頻率變化的曲線；
具體實施例方式實施例1 1)將醋酸鋇和醋酸鎳按摩爾比為6 7混合，加入冰醋酸攪拌溶解得到溶膠(1)， 使溶膠中溶質濃度為1. Omol/L ；幻將鈦酸丁酯、醋酸鋅及硝酸鐵按摩爾比為6 7 觀混合，加入乙二醇甲醚攪拌溶解得到溶膠( ，使溶膠中溶質濃度為3. 7mol/L ；3)將上述兩種溶膠(1)和(2)混合，并加入體積三倍于混合溶膠的去離子水，進行攪拌，得到溶膠⑶；4)將溶膠( 在120°C下干燥得到干膠，再將干膠在550°C下熱處理1. 5h，原位形成鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體兩相復合粉體先驅體；5)將鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合粉體先驅體與質量分數為2 %的PVA混合進行造粒后，在IOMPa的壓力下壓成薄片，再置于空氣氛圍的爐中在900°C下燒結證后在1150°C下燒結訃，得到型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體(BaTiO3-Nia5Zna5Fi52O4)摩爾比例為3 7的復合陶瓷吸波材料。將本例得到的陶瓷置于研缽中磨碎，與固體石蠟以8 3的質量比例混合，在70°C 的烘箱中加熱2 池直至石蠟呈熔融狀。將熔融的混合物填入厚度為2. 8mm的紫銅模具的孔槽中。使用Agilent Ε836!3Β矢量網絡分析儀對鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷的吸波性能、磁導率以及介電常數進行測試。(下同)測試結果見附圖1。可以看到，其RL值在18 40GHz范圍內為-10 -40dB。頻率為25. 6GHz時吸波性能最好，接近-39. 6dB。實施例2 1)將醋酸鋇和醋酸鎳按摩爾比為6 7混合，加入冰醋酸攪拌溶解得到溶膠(1)， 使溶膠中溶質濃度為1. Omol/L ；幻將鈦酸丁酯、醋酸鋅及硝酸鐵按摩爾比為6 7 觀混合，加入乙二醇甲醚攪拌溶解得到溶膠( ，使溶膠中溶質濃度為3. 7mol/L ；3)將上述兩種溶膠(1)和(2)混合，并加入體積三倍于混合溶膠的去離子水，進行攪拌，得到溶膠⑶；4)將溶膠(3)在120°C下干燥得到干膠，再將干膠在550°C下熱處理1. 5h，原位形成鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體兩相復合粉體先驅體；5)將鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合粉體先驅體與質量分數為3 %的PVA混合進行造粒后，在IOMPa的壓力下壓成薄片，再置于空氣氛圍的爐中在950°C下燒結4h后在1270°C下燒結他，得到型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體(BaTiO3-Nia5Zna5Fi52O4)摩爾比例為3 7的復合陶瓷吸波材料。測試結果見附圖2。可以看到，其RL值在18 40GHz范圍內能達到-10 _70dB左右。頻率為24. 2GHz時吸波性能最好，接近_70dB。實施例31)將醋酸鋇和醋酸鎳按摩爾比為6 17混合，加入冰醋酸攪拌溶解得到溶膠 (1)，使溶膠中溶質濃度為1. Omol/L ；幻將鈦酸丁酯、醋酸鋅及硝酸鐵按摩爾比為6 17 68混合，加入乙二醇甲醚攪拌溶解得到溶膠O)，使溶膠中溶質濃度為3. 7mol/L ；3)將上述兩種溶膠(1)和(2)混合，并加入體積三倍于混合溶膠的去離子水，進行攪拌，得到溶膠⑶；4)將溶膠( 在120°C下干燥得到干膠，再將干膠在550°C下熱處理1. 5h，原位形成鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體兩相復合粉體先驅體；5)將鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合粉體先驅體與質量分數為2. 5 %的PVA混合進行造粒后，在IOMPa的壓力下壓成薄片，再置于空氣氛圍的爐中在950°C下燒結4h后在1300°C 下燒結8h，得到型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體(BaTiO3-Nia5Zna5Fi52O4)摩爾比例為1. 5 8. 5的復合陶瓷吸波材料。測試結果見附圖3。可以看到，其RL值在18 40GHz范圍內能達到-10 _40dB 左右。頻率為25GHz時吸波性能最好，接近_35dB。
權利要求
1.一種滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料，其特征在于該材料的鈦酸鋇相包圍在鎳鋅鐵氧體相周圍，其中鎳鋅鐵氧體相的含量為70mOl% 90mOl%。
2.制備權利要求1所述的滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料的方法，其步驟如下1)將醋酸鋇和醋酸鎳按摩爾比1 1 1 3混合，加入冰醋酸攪拌溶解得到溶膠 (1)，使溶膠中溶質濃度為1. Omol/L ；2)將鈦酸丁酯、醋酸鋅及硝酸鐵按摩爾比1 1 4 1 3 12混合，加入乙二醇甲醚攪拌溶解得到溶膠O)，使溶膠中溶質濃度為3. 7mol/L ；3)將上述兩種溶膠(1)和(2)混合，并加入體積三倍于混合溶膠的去離子水，進行攪拌，得到溶膠⑶；4)將溶膠C3)在120°C下干燥得到干膠，再將干膠在550°C 750°C下熱處理1.5h，原位形成鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體兩相復合粉體先驅體；5)將鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合粉體先驅體與質量分數為2 3%的PVA混合進行造粒后，在IOMPa的壓力下壓成薄片。然后在空氣氛圍中于900 1000°C燒結3 5h，再在 1150°C 1300°C燒結7 12h，得到滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料。
全文摘要
本發明公開的滲流型鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料，其鈦酸鋇相包圍在鎳鋅鐵氧體相周圍，鎳鋅鐵氧體相的含量為70mol％～90mol％。制備方法如下先利用溶膠凝膠法制備復相粉體先驅體，然后將復相粉體進一步壓片、燒結成滲流型陶瓷復相吸波材料。本發明工藝簡單，制備獲得的復合陶瓷吸波材料具有好的吸波性能(在18～40GHz頻率范圍內，復合陶瓷吸波材料在特定頻率出現峰值，其RL值為-40～-70dB)，這種鈦酸鋇-鎳鋅鐵氧體復合陶瓷吸波材料可直接作為工程材料使用，具備廣泛的應用前景。
文檔編號C04B35/624GK102153338SQ20101057633
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者宋晨路, 張旭輝, 張溪文, 徐剛, 杜丕一, 沈鴿, 祝露, 程逵, 翁文劍, 趙高凌, 韓高榮, 馬寧 申請人:浙江大學