[发明专利]一种铁氧体基陶瓷复合材料、其制备方法以及用途

说明书

技术领域

本发明涉及磁性复合材料技术领域，特别涉及一种铁氧体基陶瓷复合材料、其制备方法以及用途。

背景技术

随着科学技术的进步，小型化、集成化和多功能化已成为各种设备和器件的主要发展趋势，因而对构成设备和器件的材料提出了更高的要求，一方面对材料的性能提出了更高的要求，另一方面，还要求材料具备一定的结构和功能。因此，结构和功能一体化材料是当前新材料开发的重要发展方向，并成为拓展新材料在高新技术领域中应用的关键，已受到国内外研究学者及产业界的广泛关注。

结构与功能一体化材料的性能取决于材料的组成，组成确定后性能的优劣由材料的微观结构决定。多相材料复合是最易实现结构与功能一体化材料的设计方案，但是，如何使多相材料在微观尺度相互分散均匀，并且形成致密化结构，是多相材料复合形成结构功能一体化材料的关键。

铁氧体材料是一种双复介质，不但具有一般介质材料的欧姆损耗、极化损耗、离子和电子共振损耗，还具有铁氧体特有的畴壁共振损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗，因此，作为微波吸收材料至今仍是科研工作者的研究重点。但是，铁氧体材料存在高电阻率、低温绝缘性、高密度且难以烧结致密化等缺陷，使其应用受到极大限制。

碳纳米管(CNTs)材料具有优异的轴向拉伸强度、高弹性模量以及高电导率，是一种理想的一维纳米填充材料。但是，由于碳纳米管的介电常数较大，造成单独使用时吸波层的阻抗匹配性较差，存在吸收频带窄、吸收性能弱等缺点。

陶瓷材料具有低密度、化学惰性、高强超硬等物理特性，以及在高温高压的极端环境中具有服役能力，因而在工程结构材料领域得到广泛的应用。

研究发现，将碳纳米管与铁氧体复合形成铁氧体-碳纳米管复合材料，一方面可以改善碳纳米管的阻抗匹配，拓宽碳纳米管的吸收频带；另一方面还可以提高铁氧体的电导率和介电损耗，改善铁氧体的吸波性能。因此，作为一种铁氧体基陶瓷复合材料，铁氧体-碳纳米管复合材料引起了国内外众多科研技术人员的关注。目前，在铁氧体与碳纳米管复合粉体材料的制备方面已有一些文献和专利报道。例如：Cao HQ等用共沉淀水热法制备了CNTs-Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄粉体，得到室温矫顽力为386Oe，饱和磁化强度为28.82emu/g；申请号为CN200510110183.3的中国发明专利申请公开了一种共沉淀水热法制备碳纳米管/镍锌铁氧体复合材料的方法；申请号为CN200910045809.5的中国发明专利申请公开了一种以聚乙二醇做介质的水热合成镍锌铁氧体(Ni_1-xZn_xFe₂O₄)包覆碳纳米管磁性纳米复合材料的方法。

另外，研究发现，将碳纳米管与陶瓷材料复合形成碳纳米管-陶瓷复合材料能够提高材料的力学性能，例如：Yamamoto等人报道了0.9％体积百分比酸处理后的碳纳米管复合氧化铝陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别提高了27％和25％。

但是，截止目前，关于铁氧体材料、陶瓷材料以及碳纳米管复合的研究与报道甚少，作为一种结构与功能一体化新材料，对其进行探索研究，以期发现其性能特点，改善其结构，将在新材料研究及其应用领域中具有重要的研究价值。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种新型的铁氧体基陶瓷复合材料，该复合材料以铁氧体为基体，同时引入碳纳米管与陶瓷材料，构成多元铁氧体基陶瓷复合材料，发挥铁氧体材料、碳纳米管材料以及陶瓷材料各自的优点，促使该复合材料中磁损耗、介电损耗和电导损耗同时发挥作用，从而能够提高铁氧体材料的电导性能，改善复合材料的阻抗匹配性能，并且使得复合材料的吸波性能可调。

本发明的技术方案为：一种铁氧体基陶瓷复合材料，由铁氧体、碳纳米管以及陶瓷材料组成，该铁氧体与陶瓷材料包覆在碳纳米管的管壁上，并且所述的陶瓷材料为氧化铝、氮化铝和氮化硅中的一种或两种以上的组合。

上述技术方案中：

按照质量百分比计，所述的碳纳米管材料占该铁氧体基陶瓷复合材料总质量的质量百分比含量优选为0.1～20％；所述的陶瓷材料占该铁氧体基陶瓷复合材料总质量的质量百分比含量优选为0.1～99％。