[发明专利]一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及低频吸波材料制备技术领域，尤其涉及一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球及其制备方法和应用。该微纳米球由氯化亚锡和硝酸镧经电喷法和热处理制成，制备方法具体包括以下步骤：将氯化亚锡、硝酸镧、N,N‑二甲基甲酰胺、无水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮制成电喷前驱液，用电喷法制得前驱微纳米复合球，经热处理后制得镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球。所得微纳米球具有较好的低频(8GHz以下)吸波性能。

技术领域

本发明涉及低频吸波材料制备技术领域，尤其涉及一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的发展，电磁波辐射污染日益严重，它所造成的电磁干扰不仅影响电子仪器、设备的正常运转，而且对人体的健康有较大的危害，这就促使了吸波材料的广泛应用。军事上，由于雷达测试技术和精确制导武器的迅猛发展，为了提高军事目标的生存能力和武器系统的突防能力，吸波材料的研究与开发也已成为各军事强国角逐军事高科技的热点之一。吸波材料是指能够通过自身吸收、反射或其他作用将入射电磁波转化为其他形式能量耗散掉，从而达到减小电磁波反射的一类材料。国内外主要的研究资金和人力目前主要集中在高频吸波材料(8～20GHz)的研发上，该研究已经日趋成熟，而8GHz以下的低频吸波材料的研究则相对缺乏。该频段的电磁波严重影响民用电子电气设备的正常工作，对人类身体健康产生较大的危害，且使未来战场环境更加复杂多变。

高性能的吸波材料应满足频带宽、匹配厚度薄、吸收强、密度小的特点。但目前低频吸波材料往往存在频带窄、密度大、匹配厚度大等缺点，其应用范围受到一定限制，不能满足民用和军事的需求。

发明内容

针对现有的低频吸波材料还存在频带窄、密度大、匹配厚度大等技术问题，本发明提供一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球。

以及，本发明还提供一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球的制备方法。

以及，本发明还提供一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球作为低频吸波材料的应用。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下技术方案：

一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球，所述镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球由氯化亚锡和硝酸镧经电喷法和热处理制成。

二氧化锡(SnO₂)作为一种典型的n型宽带隙(Eg＝3.6eV)半导体，晶体具有金红石结构，具有稳定的物理化学性质，如透光率高、电导率高等，可用于电磁波吸收领域。本发明通过掺杂镧元素来调控二氧化锡的电磁参数，使其吸波性能增强，且增加匹配厚度能使吸波频段向低频移动，使所得镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球能够较好吸收8GHz以下的雷达波。本发明采用电喷技术，在高压静电场下使含有氯化亚锡和硝酸镧的导电液滴发生高速喷射并获得相对均匀的液滴，在电喷的过程中随着溶剂的挥发而形成单分散微米或者纳米聚合物球，再结合后续热处理而制得镧掺杂SnO₂空心多孔微纳米球形吸波材料。空心多孔结构不仅可以有效降低材料密度，而且有助于电磁波直接从孔洞入射进入球腔内，从而减少了电磁波在球壳体表面的反射，使电磁波更大程度的进入球体内部被损耗。电磁波在腔体内损耗后，仍有一部分经孔洞反射出来，反射出来的电磁波进入相邻空心微珠，继续发生反射、透射和吸收的过程。从而增强了吸波性能。

以及，本发明实施例还提供了一种镧掺杂二氧化锡空心多孔微纳米球的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤a、将氯化亚锡与硝酸镧混合后溶于N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇的混合溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到电喷前驱液；

步骤b、将所述电喷前驱液用电喷法制得前驱微纳米复合球，所述电喷法的参数为：电压18～20kV，针头为内径0.60～0.85mm的平头不锈钢针头，针头与接收板之间的距离为19～21cm，所述电喷前驱液流速为0.4～0.5mL/h；