[發(fā)明專利]一種硼摻雜介孔花狀四氧化三鐵/碳復(fù)合吸波材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010020401.9
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111154455B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳惠娟;唐吉敏;梁娜;田戈;馮守華
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠(yuǎn)

一種硼摻雜介孔花狀四氧化三鐵/碳復(fù)合吸波材料及其制備方法，屬于電磁波吸收材料技術(shù)領(lǐng)域。以氯化鐵、尿素、十六烷基三甲基溴化銨、硼酸為反應(yīng)原料，乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法制得鐵醇鹽前驅(qū)體，之后將鐵醇鹽前驅(qū)體在惰性氣體下煅燒，得到硼摻雜介孔花狀四氧化三鐵/碳的復(fù)合吸波材料。通過將該吸波材料和石蠟復(fù)合進(jìn)行吸波性能測試，結(jié)果顯示樣品對電磁波具有很強的吸收性能，其最大反射損失值達(dá)到了?51dB；通過調(diào)節(jié)厚度，其有效吸收帶可以達(dá)到14.2GHz，包含了整個C波段、X波段、K_u波段。該吸波材料具有優(yōu)異的吸波性能、較寬的吸波頻帶、較強的吸收強度，在吸波領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁波吸收材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種硼摻雜介孔花狀四氧化三鐵/碳復(fù)合吸波材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近些年來，隨著電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，其產(chǎn)生的微波污染已成為繼空氣污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染。因此，設(shè)計出高效的電磁波吸收材料至關(guān)重要。吸波材料也是微波吸收材料、電磁波吸收材料或雷達(dá)隱身材料，可以有效的減少電磁波在物體表面的反射，同時將進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波進(jìn)行有效的吸收或衰減，再以熱能輻射出去。同時，吸波材料一般分為結(jié)構(gòu)型和涂覆型兩種，其中涂覆型是以覆蓋層形式施加于目標(biāo)物表面，對目標(biāo)設(shè)備原設(shè)計影響不大，且操作簡單，易控制性能，制備成本低，使用較為廣泛，因而成為吸波材料的研究熱門。理想的吸波材料需要具有重量輕、吸收強、有效吸收帶寬、涂層厚度低、熱穩(wěn)定性好等特點。

鐵磁性吸波材料是一種研究比較早的電磁波吸收材料，化學(xué)穩(wěn)定性好，成本低廉，兼具磁損耗和介電損耗，同時在較高的頻率下，電磁波仍然能夠進(jìn)入其中產(chǎn)生損耗，因此被廣泛應(yīng)用到電磁防護(hù)的各個領(lǐng)域，成為了電磁波吸收材料中研究的最廣泛的一部分。

碳材料，由于質(zhì)量輕、化學(xué)穩(wěn)定性好和熱穩(wěn)定性強等方面的優(yōu)異性能，在制備理想的吸波材料領(lǐng)域具有巨大的潛力。然而單一的碳材料只具有介電損耗性能，難以達(dá)到理想的電磁參數(shù)的匹配，使其不能單一的作為一種理想的微波吸收材料。因此，將鐵磁性物質(zhì)與碳材料結(jié)合，同時增強了磁損耗和介電損耗，并且在兩相接觸的界面上增加了界面極化和協(xié)同效應(yīng)，改善材料的阻抗匹配從而提高電磁波吸收性能。同時在復(fù)合材料的碳材料中，摻入與碳有著不同電負(fù)性的雜原子硼，可以誘導(dǎo)碳材料內(nèi)部電子的電荷離域，從而調(diào)變材料的缺陷和無序，產(chǎn)生更多的偶極極化，從而有利于吸波性能的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種硼摻雜介孔花狀四氧化三鐵/碳(B-Fe₃O₄/C)復(fù)合吸波材料及其制備方法。該吸波材料的制備工藝簡單，便于操作，以生產(chǎn)。同時制備的材料具有漂亮的花狀結(jié)構(gòu)，其花瓣之間的孔隙結(jié)構(gòu)使得電磁波可以進(jìn)行多次反射和散射。該吸波材料具有優(yōu)異的吸波性能、較寬的吸波頻帶、較強的吸收強度，在吸波領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。在本發(fā)明中，以氯化鐵、尿素、十六烷基三甲基溴化銨、硼酸為反應(yīng)原料，乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法制得鐵醇鹽前驅(qū)體，之后將鐵醇鹽前驅(qū)體在惰性氣體下煅燒，得到硼摻雜介孔花狀四氧化三鐵/碳的復(fù)合吸波材料。通過將該吸波材料和石蠟復(fù)合進(jìn)行吸波性能測試，結(jié)果顯示樣品對電磁波具有很強的吸收性能，其最大反射損失值達(dá)到了-51dB(圖8)，通過調(diào)節(jié)厚度，其有效吸收帶可以達(dá)到14.2GHz，包含了整個C波段、X波段、K_u波段。

本發(fā)明所提供的硼摻雜介孔花狀四氧化三鐵/碳復(fù)合吸波材料，形貌呈直徑為1～5μm的花狀，其中片狀花瓣的厚度為20～50nm，且均由單個微小粒子聚集而成。通過調(diào)變加入不同量的氯化鐵，可以得到不同花狀結(jié)構(gòu)的B-Fe₃O₄/C樣品。

本發(fā)明所述的一種硼摻雜花狀介孔四氧化三鐵/碳(B-Fe₃O₄/C)復(fù)合吸波材料的制備方法，其步驟如下：

(1)將1～4mmol的無水氯化鐵、1mmol的十六烷基三甲基溴化銨、1～3mmol的硼酸、9～10mmol的尿素分散于40～80mL乙二醇中，磁力攪拌0.5～4h；