[發明專利]一種高吸波性能多孔鐵基氮化物材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210673591.3
• 申請日: 2022-06-14
• 公開（公告）號: CN114920217A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 李旺昌;李萬甲;車聲雷;應耀;李涓;鄭精武;喬梁;余靚
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06;H01F1/36;H05K9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種高吸波性能多孔鐵基氮化物材料及其制備方法，該材料為A、B兩相中至少一種構成的軟磁材料，化學式表示為Fe_xN，其中x＝3～4；所述A相為ε?Fe₃N相，所述B相為γ?Fe₄N相；所述材料為多孔的納米顆粒。本發明通過水熱法結合還原氮化處理制得該材料，該材料具有優異吸波性能，其可在1～2mm超薄厚度下，具備4～7GHz的有效吸波寬度(反射率?10dB)，并且最大吸收強度在?40dB～?80dB之間，可實現強吸收以及較寬的有效吸波頻帶，適合作為電磁波吸收材料的大規模應用。

技術領域

本發明涉及軟磁吸波材料領域，涉及一種多孔Fe_xN材料及其吸波應用，尤其涉及一種高吸波性能多孔鐵基氮化物材料及其制備方法。

背景技術

隱身技術是一門新興邊緣科學，涉及多個學科與技術領域，應用十分廣泛。從各種武器裝備、飛行器的隱身到現代電子信息設備的抗干擾系統都是不可缺少的實用技術和組成部分。隱身技術是通過降低電器、武器或飛行器的光、電、熱可探性而達到隱身目的的一種技術；或者說是采用多種技術措施，降低對外來信號(光、電、磁波、紅外線等)的反射，使反射信號與它所處的背景信號難以區別，最大限度地減弱自身的特征信號，以達到自身隱蔽的效果。

隨著電子技術的飛速發展，電子產品特別是移動通訊、計算機、家用電器的普及，人們生存環境遭受到電磁波嚴重污染，城市高層建筑的增多又引起電子環境的惡化，如何降低電磁波干擾已成為全世界電子行業普遍關注的問題。隱身材料也是解決電子產品抗電磁干擾的有效方法之一。

隱身材料又稱之為吸波材料，其作用把外來的電磁波能量轉換為熱能，降低反射波的強度，達到隱身或抗干擾的效果。按吸波材料損耗機理可分為：電阻型、電介質型和磁介質型。為了達到最佳的隱身效果，常常把多種吸波材料結合起來，構成復合型吸波材料，廣泛用于雷達、航天、微波通訊及電子對抗、電子兼容的吸收屏蔽等領域。

通常的隱身吸波材料是由羰基鐵粉等鐵磁性微納米金屬構成。由于雷達波頻率較高，羰基鐵粉要片狀化，降低其渦流，提高共振頻率。微納米級別的鐵磁性金屬軟磁材料由于顆粒小，吸波頻率能夠達到微波頻段，是吸波材料發展的重點。但是微納米級別的鐵磁性金屬軟磁材料由于表面活性比較高，容易在空氣中氧化，使其規模化制備非常困難，導致價格非常昂貴。氮化物具有較高的抗氧化能力，同時氮化物具有較大的各向異性場，使其鐵磁共振頻率更高。因此氮化物具有更加優異的吸波性能。

在Fe-N系材料中，隨著Fe與N元素比例的不同，可生成一系列氮化鐵化合物，如Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N、Fe₁₆N₂等，其中Fe₄N和Fe₁₆N₂具有優異的磁性能。N原子能夠以共價鍵或金屬鍵的形式進入到磁性金屬的晶格中，間隙原子的嵌入也可有效降低材料的密度，再結合磁體積效應的作用，Fe₁₆N₂低氮化合物與其母體金屬相比具有更高的飽和磁化強度，但是Fe₁₆N₂易分解。相反，Fe₄N和Fe₃N具有低矯頑力以及良好的抗腐蝕能力等優異性能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種高吸波性能多孔鐵基氮化物材料及其制備方法。該鐵基氮化物材料為多孔納米顆粒材料，具有優異的吸波性能。

本發明采用的技術方案如下：

一種高吸波性能多孔鐵基氮化物材料的制備方法，包括：首先，將含三價鐵離子的鐵鹽和氨水以一定比例加入去離子水中混合均勻，向其中加入一定比例的造孔劑，移入水熱釜中，在150℃～200℃下水熱1～20h，將水熱產物煅燒，之后清洗并收集煅燒產物烘干備用。其次，取一定量的上述清洗烘干后的煅燒產物，在300℃～800℃進行還原及氮化處理，冷卻后得到黑色產物。