[發明專利]鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210151514.1
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114665279A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 劉久榮;李保鼎;曾志輝;劉偉;吳莉莉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H05K9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維及其制備方法與應用，采用表面活性劑將鋅鹽和鐵鹽均勻分散在溶劑中，然后進行靜電紡絲，制得鋅鐵基纖維；將鋅鐵基纖維在空氣中加熱煅燒后，再在氫氣中還原得到前驅體；將前驅體與鈦源和乙醇混合，進行溶劑熱反應，即得；其中，鋅以氧化鋅形式存在，鐵以四氧化三鐵形式存在。將該材料用于電磁波吸收時，具備良好的阻抗匹配和較強的損耗能力，在厚度較小的情況下具有較強的吸波性能。

技術領域

本發明屬于電磁波吸收材料技術領域，具體涉及一種鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維及其制備方法與應用，該復合材料可用作電磁波吸收材料。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

傳統的磁性金屬粉末吸波材料具有較高的飽和磁化強度和磁導率，磁損耗能力較高，但是其容易被氧化，且密度大，不利于設備的便攜化；此外，磁性金屬粉末的電導率較高，容易引起電磁波的反射，導致阻抗失配，會顯著降低材料的吸波性能。此外，目前，單一組分的金屬氧化物吸波材料，其損耗機制單一，難以同時實現強損耗和阻抗匹配。

發明內容

為了使吸波材料同時具備強損耗與良好的阻抗匹配，提供一種鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維及其制備方法與應用，將該材料用于電磁波吸收時，具備良好的阻抗匹配和較強的損耗能力，在厚度較小的情況下具有較強的吸波性能。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供了一種鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維的制備方法，包括如下步驟：

采用表面活性劑將鋅鹽和鐵鹽均勻分散在溶劑中，然后進行靜電紡絲，制得鋅鐵基纖維；

將鋅鐵基纖維在空氣中加熱煅燒后，再在氫氣中還原得到前驅體；

將前驅體與鈦源和乙醇混合，進行溶劑熱反應，即得；

其中，鋅以氧化鋅形式存在，鐵以四氧化三鐵形式存在。

第二方面，本發明提供了一種鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維，由所述制備方法制備而成，其中，鋅以氧化鋅形式存在，鐵以四氧化三鐵形式存在，氧化鋅和四氧化三鐵復合物以中空纖維形式存在，二氧化鈦包覆于中空纖維表面。

第三方面，所述鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維在電磁波吸收方向的應用；

尤其在制備電磁波吸收器件中的應用。

第四方面，一種電磁波吸收器件，由所述鋅鐵復合氧化物包覆二氧化鈦中空纖維制備而成。

上述本發明的一種或多種實施方式取得的有益效果如下：

1)該制備方法所制得的氧化鋅與四氧化三鐵復合包覆二氧化鈦復合中空纖維，一方面，氧化鋅為低損耗的透波材料，可以優化材料的阻抗匹配，使電磁波順利進入材料內部而不發生反射；另一方面，由于二氧化鈦為窄禁帶半導體，具有半金屬的特性，因此，二氧化鈦的存在提高了材料的電導率，增強電導損耗，對入射的電磁波具有較強的損耗；第三方面，四氧化三鐵具有一定的磁損耗能力，有利于對入射電磁波的損耗；第四方面，中空結構的存在不僅可以優化材料的阻抗匹配，而且可以使電磁波發生多重散射，增強了材料對電磁波的損耗；最后，氧化鋅和四氧化三鐵的協同作用進一步優化阻抗匹配，以及氧化鋅、四氧化三鐵和二氧化鈦三元組分的協同作用增加了多重損耗和散射。

2)對比現有技術，本發明的氧化鋅與四氧化三鐵復合包覆二氧化鈦復合中空纖維合成方法簡易，僅需一次靜電紡絲和一次煅燒和一次氫氣還原和一次溶劑熱反應即可得到最終產物，且所制備的氧化鋅與四氧化三鐵復合包覆二氧化鈦中空纖維材料直徑均勻，在溶劑反應熱過程中沒有其他副產物生成。