[发明专利]一种Fe掺杂CuAlO2

说明书

本发明公开了一种Fe掺杂CuAlO₂高温吸波陶瓷及其制备方法，属于吸波材料制备技术领域。所述制备方法中利用Fe掺杂CuAlO₂，改变CuAlO₂的电导率和电磁参数，生成x≤0.2的CuAl_1‑xFe_xO₂粉末，进而烧结为陶瓷，通过采用Cu源物质、Al源物质和Fe源物质作为反应物，并配有球磨研磨工艺、预烧结烧结排胶工艺，最终制得Fe掺杂CuAlO₂高温吸波陶瓷。所述制备方法工艺稳定性好、原料适用范围广、成本低，能够推广于该材料的宏量生产。采用上述制备方法制得的Fe掺杂CuAlO₂高温吸波陶瓷，化学式为CuAl_1‑xFe_xO₂，x≤0.2，由于Fe的引入，使CuAl_1‑xFe_xO₂陶瓷具有较大的介电损耗、磁性能和耐高温性能，因此最终制得的Fe掺杂CuAlO₂高温吸波陶瓷兼具耐高温和优异的吸波性能，可广泛应用于航天航空等高新技术行业中。

技术领域

本发明属于吸波材料制备技术领域，涉及一种Fe掺杂CuAlO₂高温吸波陶瓷及其制备方法。

背景技术

吸波材料的研究最早始于军事方面，被称为“隐身材料”。目前，在信息技术迅猛发展的今天，随着计算机、变电站、无线通讯等电磁技术的快速发展的同时，其带来的电磁污染问题日益受到人们的重视。如何防治电磁污染已经是本世纪不可避免的重大问题了，目前吸波材料在针对电磁污染问题上已经被广泛应用于通讯及导航系统的抗电磁干扰、电磁兼容、隐身技术等领域。

从吸波材料的吸波原理上来说，要想获得性能优良的吸波材料，应该同时具备优异的电磁阻抗匹配特性和电磁损耗性能。同时在应用上，不仅要求吸波材料具有较宽的吸收频带、对电磁波具有高的吸收率外，还要求吸波材料满足质量轻、吸波粉体薄、热稳定性好、抗腐性能好、抗湿等特性。因此，研究开发新型陶瓷型吸波材料成为当前热点。

CuAlO₂作为具有铜铁矿结构的型材料，因制备原材料价格较低廉等优点，受到到广大研究者的关注。CuAlO₂是一种超晶格材料，具有铜铁矿结构，Cu层和AlO₂沿c轴交替堆积。CuAlO₂是p型半导体，具有空穴导电特性，在O-Cu-O结构中，每个Cu⁺提供1个电子，而平衡状态需要Cu原子提供2个电子和周围2个氧原子配对，则必然产生1个空穴，而且由于价带的强烈O-p杂化，空穴载流子会被强烈局域化，表现出p型导电，其有望在吸波材料领域实现应用。

目前常温及中低温领域的吸波材料设计及应用已经较为成熟，高温吸波材料的研究一直相对滞后。寻找更好的高温吸收剂也一直是研究人员努力的方向。近年来，各类新型吸收剂层出不穷，但是仍存在原料价格昂贵、高温氧化导致吸波性能降低等问题。另外，炭黑、碳纳米管等碳材料也可用于高温吸波性能。但是没有外加涂层保护的情况下，碳类吸波材料一般应用温度在400℃以下，温度升高会引起碳材料氧化导致吸波性能下降。一般可以通过在碳材料表面制备抗氧化层以达到提高应用温度的目的，但是此类方面制备工艺复杂，价格昂贵。

因此，研究如何以合理的成本投入以及方便简化的制备工艺来制备应用于高温领域的吸波材料，是本领域工作者一直以来的研究重点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Fe掺杂CuAlO₂高温吸波陶瓷及其制备方法。本发明所述制备方法具有工艺稳定性好、原料便宜、制备成本低的特点，经该方法制得Fe掺杂CuAlO₂高温吸波陶瓷，其化学式为CuAl_1-xFe_xO₂，x≤0.2，具有优异的高温吸波性能。