一种具有三层空心结构的吸波材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种具有三层空心结构的吸波材料及其制备方法和应用，属于吸波材料技术领域。本发明专利技术的三层空心结构吸波材料拥有磁损耗、电阻损耗、介电损耗等多种损耗方式，使得该粒子吸波频段更宽，吸波性能更好。本发明专利技术的三层空心结构吸波材料中的多层结构以及层间壁的存在提高了三层空心纳米粒子的吸波性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有三层空心结构的吸波材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种具有三层空心结构的吸波材料及其制备方法和应用，属于吸波材料

技术介绍
随着大量电子产品和电子设备的广泛使用，电磁波辐射污染已经成为一种新的环境污染，为减小电子器件和电子设备在使用中对环境带来的电磁辐射污染，需要采用电磁吸波材料对其进行防护。此外，在现代战争中，为了避免我方目标被敌方雷达发现或者尽量减小对方雷达的有效探测距离，提升武器系统的突防能力和生存能力，采用能够对电磁波造成衰减和吸收的高性能电磁吸波材料对武器装备进行保护是保证夺取现代战争胜利的决定性因素之一。采用电磁吸波材料对电子产品和军事装备进行防护是一种有效减小电磁辐射污染和提高武器装备战斗力的手段。现有吸波材料多采用单一组分电磁吸波材料时,其在涂层中的添加量往往高达40～80wt.％。因此，目前传统上使用的吸波材料难以满足吸波性能强、有效吸波频段宽、质量轻、涂层厚度薄的使用要求，因此，开发并研制出能够对电磁波进行高效吸收的新型轻质电磁吸波材料对于民用电子产品与军事装备都有十分重要的意义和现实需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种具有三层空心结构的吸波材料及其制备方法和应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种具有三层空心结构的吸波材料，该吸波材料为空心三层结构，该空心三层结构内部空心直径为280nm-330nm，壳层总厚度为40nm-60nm，优选为50nm-60nm；该空心三层结构外直径为380nm-430nm；即该吸波材料由内到外包括第一层金属层、第二层金属间化合物和第三层金属氧化物，第一层金属层为空心球形结构，第二层金属间化合物包覆在第一层金属层外，第三层金属氧化物包覆在第二层金属间化合物外；第一层金属层的材料为活性比铁弱的金属，优选Co、Cu；第二层金属间化合物为Co3Sn2或Cu6Sn5；第三层金属氧化物为SnO2。第一层金属层的厚度为15nm-25nm；第二层金属间化合物的厚度为15nm-25nm；第三层金属氧化物的厚度为5nm-15nm。一种具有三层空心结构的吸波材料的制备方法，该方法的步骤包括：(1)制备铁粒子，制备方法为：用硼氢化钠或水合肼还原硫酸亚铁溶液，得到铁粒子，粒径为280nm-330nm，并使用去离子水超声清洗0.5-1min；(2)在步骤(1)制备的铁粒子表面化学镀覆金属层A，得到金属层A包覆的铁粒子，并使用去离子水超声清洗至少3次，每次清洗3-5min；(3)使用稀盐酸将步骤(2)得到的金属层A包覆的铁粒子中的铁粒子进行腐蚀，得到空心球形结构，并使用去离子水超声清洗至少3次，每次清洗3-5min；(4)在步骤(3)得到的空心球形结构表面化学镀覆金属层B，得到包覆金属层B和金属层A的空心球形结构，并使用去离子水超声清洗至少3次，每次清洗3-5min；(5)将步骤(4)得到的包覆金属层B和金属层A的空心球形结构进行有氧水热反应，将得到的沉淀并使用去离子水超声清洗至少3次，每次清洗3-5min；得到具有三层空心结构的吸波材料，并在乙醇中进行保存。在步骤(1)中，反应中还加入无机碱，所述无机碱与硼氢化钠还原液一起滴加入硫酸亚铁反应液中。在步骤(2)中，金属层A的厚度为35-50nm；在步骤(2)中，镀覆过程中，向镀液A中缓慢滴加体积浓度为20％的水合肼，滴加速度为1.5-3ml/min，滴加水合肼的体积为镀液A体积5％-8％；镀液A中溶质包括硫酸盐和酒石酸钾钠，硫酸盐为硫酸铜或硫酸钴，其中，硫酸铜的浓度为0.02-0.04mol/L，硫酸钴的浓度为0.02-0.04mol/L，酒石酸钾钠的浓度为0.02-0.03mol/L；最后加7mol/L的氢氧化钠调节到pH＞13；在步骤(3)中，选用0.7％的稀盐酸进行腐蚀5-7min，去掉铁核；在步骤(4)中，化学镀过程中向镀液B中滴加硼氢化钠的碱性溶液，滴加速度3-5ml/min，滴加的硼氢化钠的碱性溶液的体积为镀液B体积30％-35％；镀液B中溶质包括氯化亚锡和柠檬酸三钠，氯化亚锡的浓度为0.02-0.03mol/L，柠檬酸三钠的浓度为0.045-0.055mol/L；硼氢化钠的碱性溶液为硼氢化钠、氨水和水的混合物；混合物中，氨水和水的体积比为3-3.5:2，硼氢化钠的浓度为0.04-0.06mol/L；在步骤(5)中，水热反应的温度为175-190℃，时间为45-55h。一种具有三层空心结构的吸波材料的应用，该三层空心结构的吸波材料应用到消费电子产品中作为吸波材料防止电磁污染；或应用到军用产品中作为防护涂层降低电磁波的反射率，提高武器的突防能力。根据本专利技术提供的一种三层空心结构吸波材料及其制备方法和用途，具有以下有益效果：(1)本专利技术的三层空心结构吸波材料空心体积大，具有更轻的质量，可以实现吸波材料的轻质化。(2)本专利技术的三层空心结构吸波材料拥有磁损耗、电阻损耗、介电损耗等多种损耗方式，使得该粒子吸波频段更宽，吸波性能更好。(3)本专利技术的三层空心结构吸波材料中的多层结构以及层间壁的存在提高了三层空心纳米粒子的吸波性能。本专利技术提供了一种三层空心结构纳米粒子及其制备方法和用途，该三层空心粒子制备方法通过在纳米铁核基础上先后镀覆一层金属磁性金属及一层两性金属，将铁核腐蚀后水热条件下进行层间反应及氧化，最终得到金属-金属间化合物-金属氧化物三层空心结构纳米粒子。该粒子具有磁损耗、电阻损耗、介电损耗等多种损耗机制，具有优异的吸波性能。附图说明图1为实施例中Air@Co@Co3Sn2@SnO2纳米粒子的XRD扫描图；图2为实施例中Air@Co@Co3Sn2@SnO2纳米粒子的磁滞回线；图3为实施例中Air@Co@Co3Sn2@SnO2纳米粒子的吸波性能曲线,其中测试样品为Air@Co@Co3Sn2@SnO2纳米粒子与石蜡的混合样品(质量比3:2)，图中厚度值为样品厚度。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。以下详述本专利技术。本专利技术提供一种了三层空心纳米粒子的制备方法，该材料应用于吸波、能源及催化三个领域，该制备方法包括以下步骤：(1)还原硫酸亚铁反应液，得到铁粒子；(2)在铁粒子表面镀覆一层金属，得到金属包覆下的铁粒子；(3)使用稀盐酸对金属包覆下的铁粒子进行腐蚀，得到空心金属纳米粒子；(4)在空心金属纳米粒子镀覆一层金属，得到两层金属空心纳米粒子。(5)将两层金属空心纳米粒子进行水热反应，得到三层空心纳米粒子本专利技术提供的三层空心纳米粒子由内到外分别为磁性金属层，金属间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有三层空心结构的吸波材料，其特征在于：该吸波材料为空心三层结构，该吸波材料包括第一层金属层、第二层金属间化合物和第三层金属氧化物，第一层金属层为空心球形结构，第二层金属间化合物包覆在第一层金属层外，第三层金属氧化物包覆在第二层金属间化合物外；/n第一层金属层的材料为Co或Cu；/n第二层金属间化合物为Co

【技术特征摘要】
1.一种具有三层空心结构的吸波材料，其特征在于：该吸波材料为空心三层结构，该吸波材料包括第一层金属层、第二层金属间化合物和第三层金属氧化物，第一层金属层为空心球形结构，第二层金属间化合物包覆在第一层金属层外，第三层金属氧化物包覆在第二层金属间化合物外；
第一层金属层的材料为Co或Cu；
第二层金属间化合物为Co3Sn2或Cu6Sn5；
第三层金属氧化物为SnO2。


2.根据权利要求1所述的一种具有三层空心结构的吸波材料，其特征在于：该空心三层结构内部空心直径为280nm-330nm，壳层总厚度为40nm-60nm，该空心三层结构外直径为380nm-430nm。


3.根据权利要求1所述的一种具有三层空心结构的吸波材料，其特征在于：第一层金属层的厚度为15nm-25nm；
第二层金属间化合物的厚度为15nm-25nm；
第三层金属氧化物的厚度为5nm-15nm。


4.一种具有三层空心结构的吸波材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将铁粒子表面化学镀覆金属层A，得到金属层A包覆的铁粒子，并使用去离子水超声清洗；
(2)将步骤(1)得到的金属层A包覆的铁粒子中的铁粒子进行腐蚀，得到空心球形结构，并使用去离子水超声清洗；
(3)在步骤(2)得到的空心球形结构表面化学镀覆金属层B，得到包覆金属层B和金属层A的空心球形结构，并使用去离子水超声清洗；
(4)将步骤(3)得到的包覆金属层B和金属层A的空心球形结构进行有氧水热反应，将得到的沉淀并使用去离子水超声清洗，得到具有三层空心结构的吸波材料。


5.根据权利要求4所述的一种具有三层空心结构的吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，铁粒子的制备方法为：用硼氢化钠或水合肼还原硫酸亚铁溶液，得到铁粒子，粒径为280nm-330nm，并使用去离子水超声清洗0.5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵修臣，侯壮壮，谭成文，温国胜，李红，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11