[發明專利]一種高電磁波吸收性能的Fe/Fe4

有效

• 申請號: 202110197321.5
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN113015423B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 沈強;范學誠;張鑫銘;關新新;張婭
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;B22F1/054;B22F9/20;C01B21/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發明提供了一種高電磁波吸收性能的Fe/Fe₄N/Fe₃O₄?rGO納米材料、制備方法與應用。本發明首先利用共沉淀法制備Fe₃O₄納米顆粒，然后將其分散于氧化石墨烯(GO)的水分散液中，加入次磷酸水溶液和尿素浸泡，然后經冷凍干燥、高溫煅燒得Fe/Fe₄N/Fe₃O₄?rGO多元雜化納米材料。本發明方法設計合理、工藝簡單、合成原料成本較低、安全環保；所得納米材料形貌可控、尺寸分布均勻；應用于電磁波吸收材料，在低頻波段具有高電磁波吸收性能，同時具有寬吸波頻帶等優異效果，滿足現代吸波材料“薄”“寬”“輕”“強”等綜合要求，具有廣泛地應用前景。

技術領域

本發明涉及一種高電磁波吸收性能的Fe/Fe₄N/Fe₃O₄-rGO納米材料、其制備方法與應用，屬于納米材料的制備及電磁波吸收材料應用領域。

背景技術

隨著科學技術的迅猛發展和社會的迅速進步，電子產品開始逐漸深入人們的生產生活中，其在給人們提供眾多便利的同時，產生的電磁輻射也增添了眾多煩惱。在生活中，電磁輻射危害人們的身體健康，影響正常的生產生活；在軍事上，電磁輻射會干擾軍事設備的正常運轉，并且可能會泄露軍事機密。因此，減少電磁輻射和電磁干擾，開發高電磁波吸收性能的材料具有非常重要的戰略意義。

電磁波吸收材料，指能吸收或者大幅減弱其表面接收到的電磁波能量，從而減少電磁波干擾的一類材料。材料的吸波性能一般用反射損耗(RL)表示，當RL≤-10dB時，即可認為有90％的電磁波被吸收；當RL≤-20dB時，即可認為有99％的電磁波被吸收。目前為止，國內外已經發展多種吸波性能優越的材料，幾種比較典型的電磁波吸收材料介紹如下。

石墨烯是比較理想的電磁波吸收材料，單層石墨烯僅有一個原子層厚度，其超大的比表面積、優良的導電性有利于提高其吸波性能，同時較小的密度也有利于添加至基體中。Singh等(Carbon,2012,50,2202-2208)通過氧化石墨的熱剝離合成了具有層狀多孔結構的還原氧化石墨烯(rGO)，將rGO以2wt％、4wt％和10wt％的比例分散到丁腈橡膠基體中來制備復合材料，研究其電磁波吸收性能。結果表明，在7.5-12GHz的寬頻率范圍內，當rGO的添加量為10wt％時，具有較高的反射損耗值，在3mm厚，9.6GHz時，最大損耗為-57dB。

鐵氧體一直是電磁波吸收領域的研究熱點，其電阻率為10⁸～10¹²Ω·cm，其中六角晶系鐵氧體電磁波吸收性能較好。Sun等(J.Magn.Magn.Mater.2012,324,802-805)用檸檬酸鹽溶膠-凝膠法制備了鈰取代的鋇鐵氧體(BaCe_0.05Fe_11.95O₁₉)，在8-13GHz范圍內通過同軸線法測量材料的復介電常數和復磁導率，進而得到電磁波吸收性能。結果表明在12.8GHz，匹配厚度為3.5mm時，最小反射損耗值為–37.4dB，是一種很有前景的電磁波吸收材料。

鐵氮化合物包括FeN、Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N和Fe_l6N₂等，其中Fe₄N密度為7.18g/cm³，比鐵的密度低，經鈍化后其化學穩定性也優于鐵粉，因而在電磁波吸收領域得以廣泛應用。Gong等(J.Magn.Magn.Mater.2020,514,167246)采用氣體氮化和高能球磨制備氮化鐵樣品，通過高能球磨混合不同成分，得到不同氮含量、不同磁性的氮化鐵樣品。根據傳輸線理論，利用樣品的電磁參數模擬電磁波反射損耗值。飽和磁化強度為173.3emu·g^-1的樣品具有最小RL值，在厚度為1.77mm時，在17.93GHz頻率下達到-63.31dB。