[发明专利]一种具有微波热效应的材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有微波热效应的材料及其制备方法，所设计的材料具有极高的微波热转换效率。本发明使用固相法或溶胶凝胶法，通过稀土氧化物或硝酸盐溶液的反应获得前驱体，再经过高温烧结合成微波热效应材料。制备的材料组成为钙钛矿材料，在微波发射器辐照时产生强烈吸收，能将所吸收的微波能有效地转换为热能。同时，该发明材料具有优异的热稳定性和适应性，可根据辐照源或环境温度等条件特点，进行材料的组成设计与制备，在微波热转换领域具有非常广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于微波热转换材料领域，具体涉及一种具有微波热效应的材料及其制备方法。

背景技术

自然界中，能量以多种形式存在，包括辐射、物体运动、处于激发状态的原子、分子内部及分子之间的应变力等。其中，电磁辐射是能量以电磁波的形式发射到空间的现象，所有高于绝对零度的物体，都会释出电磁波，由低频到高频，主要分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。继水源污染、空气污染和噪声污染之后，电磁波辐射成为现今社会的第四大环境污染源。电磁波辐射对人体健康主要有两种影响，包括热效应和非热效应或累积效应，世界卫生组织曾把低频电磁场作为可疑致癌原。因此，对电磁辐射吸收材料的研究具有非常重要的意义，制备新型吸波材料也成为了当前的研究热点。

在专利CN 101665350A、CN 200810031865.9和CN 201610464251.4中分别介绍了陶瓷吸波材料、合金微波吸收剂和热转换材料，但是未同时实现高微波能的转换，对电磁波能量的利用率较低。同时，关于钙钛矿材料的专利和文章报道还主要集中在对太阳能电池、压电和催化等性能的研究，而对于钙钛矿材料用于微波吸收转化方面的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有微波热效应的材料及其制备方法，使用固相法或溶胶凝胶法，制备了钙钛矿材料，所述的材料具有微波热效应，可作为微波能转换材料。

为实现以上目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有微波热效应的材料及其制备方法，所述方法使用固相法或溶胶凝胶法，通过稀土氧化物或硝酸盐溶液的反应获得前驱体，再经过高温烧结合成钙钛矿材料。

所述的微波热效应材料为钙钛矿材料中的至少一种，其中稀土元素的摩尔含量占材料总摩尔量的5%-10%，碱土元素的摩尔含量占材料总摩尔量的5%-10%，过渡元素的摩尔含量占材料总摩尔量的10%-20%；所述的稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或钇中的一种或几种；所述的碱土元素为镁、钙、锶或钡中一种或几种；所述的过渡元素为锰、铁、钴、铬、镍、钛或钒中的一种或几种。元素的引入形式为氧化物或盐类中的一种或几种。

本发明还提供了上述具有微波热效应材料的制备方法，包括固相法和溶胶凝胶法，其中固相法具体包括以下步骤：

步骤1，按照化学计量比称量氧化物原料，将其装入球磨罐中进行球磨，控制出料粒度得到混合粉末；所述化合物的球磨方式可以是湿磨或干磨，湿磨介质为水、乙醇或任意比的水醇混合物中的一种。球磨时间根据原料特性进行选择，一般控制球磨后的粒径为0.1-1000微米。

步骤2，湿磨后的粉体需烘干，并将烘干研磨后的粉体过筛，控制筛后的粉体粒径为0.1-100微米。

步骤3，将过完筛的粉体置于高温反应炉中，设置程序升温速率为0.1-10°C/min，在高温800-1500°C下保温1-20h，并随炉自然冷却至室温，经研磨、过筛，控制筛后的粉体粒径为0.1-100微米。

本发明还提供了上述具有微波热效应材料的溶胶凝胶制备方法，具体包括以下步骤：