[发明专利]一种渗流型钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于渗流型吸波材料技术领域，特别涉及到一种溶胶凝胶原位形成渗流型钛酸钡-镍锌铁氧体复合吸波陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展，在当今社会，电磁波已经无处不在。电磁波对于人类生活具有深远影响，其应用在军事信号探测和民用信息技术等各方面发挥了至关重要的作用。在军事上，为了削弱和降低电磁波信号的探测灵敏度，各国大力发展隐身技术，以提高现代武器系统的攻击和生存能力；在工业上，为了防止电磁波干扰，以有效降低电磁波对电子器件的影响，提高微波器件和设备的性能，已经成为电磁波防护和应用方面的重要环节。因此，高性能吸波材料包括一些吸波工程材料的研究和应用进入到了一个重要发展阶段。

目前研究的吸波材料多数为单一介质的吸波材料，如金属微粉吸波材料、多晶铁纤维吸波材料、纳米吸波材料等。然而，除了单一介质外，人们也对复合吸波材料进行了广泛的研究，一类是在结构上进行复合，如一相包裹另一相；另一类是由吸收剂和基体组合而成的复合吸波材料，多为有机物和无机物复合；此外还有掺杂导致的复合吸波材料。这些复合吸波材料能得到比单相吸波材料具备更宽的吸收带宽的吸波材料从而具备更好的吸波性能。

吸波材料的性能好坏，也即材料对电磁波的衰减能力：衰减常数，可以用如下公式表示：

α＝2πf{[(μ″ε″-μ′ε′)²+(μ′ε″+μ″ε′)²]^1/2+(μ″ε″-μ′ε′)}^1/2

α越大，表示材料的吸波能力越强。从上述吸波能力表达式看，其吸波性能的好坏不但与材料的介电性能有关，而且与材料的磁性能有关，且材料的损耗越大，吸波性能就越好。也就是说，如果能既改善材料的介电性能又改善材料的磁导率性能，并同时提高两者的损耗则有望大大提高其吸波特性。

铁电铁磁复合材料是一种既具有铁电和介电特性、又具有铁磁性的复合材料，既具备介电损耗，又具备磁损耗，因此铁电铁磁复合吸波材料有望具备优于单相材料的吸波性能。然而已有结果目前多建立在一种简单复合概念的基础上，虽然这样可在一定程度上改善某些性能，但本质上还未有明显突破，仅仅简单利用两种材料各自自身的特性实现对吸波性能的调节。

通过引入渗流理论，结合其在复合体系中能产生的非线性效应，并通过原位复合溶胶凝胶法制备工艺，在一个体系中原位形成两相，并实现两相之间的均匀分布和相互包裹，成功地在导电的铁磁相颗粒不相互接触的前提下大大提高铁磁相含量，可以同时获得超高介电特性和高的磁性能，其在接近渗流阈值附近时介电性能达到原来的几倍甚至几十倍且不损失高的磁性能。既可以获得较大的磁损耗也能获得较大的介电损耗。更进一步，由于大量的两相复合介面缺陷存在，以及较高导电性的铁磁相颗粒在近乎相接触的渗流阈值附近可能产生的巨大的漏电流，从而使体系的损耗特性大大提高，有望更进一步提高吸波性能。

陶瓷是一种高温烧结材料。将制备的复相粉体进一步烧结，控制其很好地将钛酸钡包围在镍锌铁氧体周围，是实现渗流效应、特别是在高镍锌铁氧体含量时实现渗流效应以及制备相对高损耗性能以及高吸波性能的陶瓷的关键。为了保证在高温烧结后的陶瓷中产生渗流效应并具有高含量的镍锌铁氧体，必须控制在两相复合粉体中镍锌铁氧体在较低温度下长大形成大颗粒，而钛酸钡则在相对较高温度下在分布均匀的剩余物质中形成，并均匀包围在大颗粒的镍锌铁氧体周围。这样才有望在导电的铁磁相颗粒不相互接触的前提下大大提高铁磁相含量，以同时获得超高介电特性和高的磁性能，保证高的吸波性能。这种渗流型复相陶瓷体系将大大提高体系的损耗，成功改善铁电铁磁复相材料的吸波特性，有望从本质上突破传统复合吸波材料的吸波效果，扩展复相吸波材料的应用范围。作为一种工程材料，渗流型钛酸钡-镍锌铁氧体复合吸波陶瓷材料有望在相关领域得到新的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种渗流型钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷吸波材料及其制备方法。

本发明的渗流型钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷吸波材料，其钛酸钡相包围在镍锌铁氧体相周围，镍锌铁氧体相的含量为70mol％～90mol％。

渗流型钛酸钡-镍锌铁氧体复合陶瓷吸波材料的制备方法，其步骤如下：

1)将醋酸钡和醋酸镍按摩尔比1∶1～1∶3混合，加入冰醋酸搅拌溶解得到溶胶(1)，使溶胶中溶质浓度为1.0mol/L；

2)将钛酸丁酯、醋酸锌及硝酸铁按摩尔比1∶1∶4～1∶3∶12混合，加入乙二醇甲醚搅拌溶解得到溶胶(2)，使溶胶中溶质浓度为3.7mol/L；