一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于吸波材料制备技术领域，涉及一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料及其制备方法，利用溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料及其制备方法。属于吸波材料制备


技术介绍

[0002]随着科学技术的快速发展，电子设备已应用于人类生活的各个方面，包括工业、医疗、军事和无线电通信等。同时电磁波所带来的电磁污染、电磁干扰等问题也逐渐出现，并对环境和人体健康带来了伤害，因此，有必要寻找强吸收、宽带微波吸收材料来解决这一严重问题。目前大部分的吸波材料致力于厘米波段的研究，报道较多的有X波段(8
‑
12GHz)、Ku波段(12
‑
18GHz)和K波段(18
‑
26.5GHz)等。而大数据时代的到来使得毫米波吸收器的需求不断增大，毫米波频段是指频率在24GHz
‑
100 GHz之间的无线电波，属于更高频段。所以能够应用于更高频段的毫米波吸波材料研究迫在眉睫。
[0003]M型钡铁氧体(BaFe
12
O
19
)作为一种高性能永磁体，具有独特的结构和较大的矫顽力、饱和磁化强度、单轴磁晶各向异性、较高的居里温度，以及稳定的化学性质等特点，且钡铁氧体其自然共振频率接近45GHz，可以满足现在毫米波吸收材料对较高频率的要求，是一种极具潜力的吸波材料。然而，由于钡铁氧体的介电损耗低，导致其吸波性能并不优秀。经研究发现，利用非磁性或者弱磁性离子或离子组合掺杂取代M型钡铁氧体中的Fe
3+
，不仅能改善M型钡铁氧体的吸波性能，还能降低钡铁氧体的磁晶各向异性场和自然共振频率，以满足应用所需的吸波频率。因此，开发出其他元素与钡铁氧体复合的吸波材料，具有很大的前景。
[0004]最近的研究表明，稀土族元素(RE)的掺杂会影响铁氧体的电磁性能，当Ba
2+
和Fe
3+
被RE取代后，钡铁氧体的饱和磁化强度，矫顽力以及磁晶各向异性场都得到了改善，同时拥有较低的复介电常数，较小的匹配厚度以及较大的带宽，使其性能得到改善，扩大应用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料及其制备方法，通过溶胶
‑
凝胶法制备BaLa
x
Fe
12
‑
x
O
19
(x＝0，0.2，0.5，0.8)颗粒，并通过改变镧的掺杂量，在2
‑
18GHz和26.5
‑
40GHz两个波段内显著提升吸波性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：将Fe(NO3)3·
9H2O，Ba(NO3)2和La(NO3)3·
6H2O以物质的量比为Ba
2+
：Fe
3+
+La
3+
＝1：12的比例，溶于水形成第一溶液；
[0009]步骤二：将柠檬酸溶于水形成第二溶液，将第一溶液与第二溶液混合，得到混合溶液；
[0010]步骤三：向所述混合溶液中加入NH3·
H20直至混合液的PH值为7；再向混合溶液中
加入聚乙二醇，通过油浴处理，形成凝胶；
[0011]步骤四：将所述凝胶置于烘箱中干燥，得到前驱物；
[0012]步骤五：将前驱物进行第一次煅烧，煅烧温度为450℃，得到蓬松状粉末；所述粉末经研磨后进行第二次煅烧，煅烧温度为1300℃，得到BaLa
x
Fe
12
‑
x
O
19
粉末。
[0013]所述步骤二中所述混合液中，Ba
2+
、Fe
3+
、La
3+
三种离子的物质的量之和，与柠檬酸的物质的量之比为1：2。
[0014]所述步骤三中所述聚乙二醇的浓度为8g/L。
[0015]所述步骤三中油浴温度为80℃，油浴时间为4h。
[0016]所述步骤五中，第一次煅烧具体包括：以3℃/min的升温速率，先升温到200℃预烧2h，再以3℃/min的升温速率，升温到450℃煅烧2h。
[0017]所述步骤五中，第二次煅烧具体包括：以3℃/min的升温速率，先升温到450℃预烧2h，再以3℃/min的升温速率，升温到1300℃煅烧2h。
[0018]一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料，分子式为BaLa
0.2
Fe
11.8
O19，在2
‑
18GHz波段内，在厚度为1.68mm时，在14.72GHz下具有
‑
30.75dB的最小反射损耗，有效吸收带宽约为5.56GHz；在26.5
‑
40GHz波段内，在匹配厚度为0.77mm时，在32.07GHz下具有
‑
35.95dB的最小反射损耗，有效吸收带宽约为10.45GHz；在匹配厚度为0.79mm时，在31.22GHz下具有
‑
55.79dB的最小反射损耗，有效吸收带宽约为9.8GHz
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术利用溶胶
‑
凝胶法以柠檬酸为络合剂将钡铁氧体中的Fe
3+
用La3+部分取代得到镧掺杂的钡铁氧体，通过稀土元素镧掺杂钡铁氧体，有利于调节钡铁氧体的电磁参数，提高介电性能，且只需调节La
3+
掺杂量就可以改变钡铁氧体饱和磁化强度、矫顽力，调控钡铁氧体的静磁性能。因此，改变镧掺杂钡铁氧体的掺杂量会给钡铁氧体的整个体系及吸波性能改善起很大作用。
[0021]本专利技术煅烧的BaLa
0.2
Fe
11.8
O
19
在2
‑
18GHz波段内，在厚度为1.68mm时，在14.72GHz下具有
‑
30.75dB的最小反射损耗，有效吸收带宽约为5.56GHz，相较于传统的钡铁氧体有更低的匹配厚度，更宽的有效吸收带宽，更低的最小反射损耗；在26.5
‑
40GHz波段内，样品在厚度为0.77mm时，在32.07GHz下具有
‑
35.95dB的最小反射损耗，有效吸收带宽约为10.45GHz，在厚度为0.79mm时，在31.22GHz下具有
‑
55.79dB的最小反射损耗，有效吸收带宽约为9.8GHz，相较于传统的钡铁氧体，匹配厚度明显降低，达到了1mm以下，有效带宽显著增加，达到了10GHz以上，最小反射损耗也明显增强，具有极好的微波吸收性能，与现有技术相比，本专利技术更能满足现代吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求。
[0022]本专利技术不需要使用剧毒化学试剂，制备方法不需要复杂的合成设备，工艺简单、成本低、产物纯度高、产量高，可以用于大规模工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将Fe(NO3)3·
9H2O，Ba(NO3)2和La(NO3)3·
6H2O以物质的量比为Ba
2+
：Fe
3+
+La
3+
＝1：12的比例，溶于水形成第一溶液；步骤二：将柠檬酸溶于水形成第二溶液，将第一溶液与第二溶液混合，得到混合溶液；步骤三：向所述混合溶液中加入NH3·
H20直至混合液的PH值为7；再向混合溶液中加入聚乙二醇，通过油浴处理，形成凝胶；步骤四：将所述凝胶置于烘箱中干燥，得到前驱物；步骤五：将前驱物进行第一次煅烧，煅烧温度为450℃，得到蓬松状粉末；所述粉末经研磨后进行第二次煅烧，煅烧温度为1300℃，得到BaLa
x
Fe
12
‑
x
O
19
粉末。2.根据权利要求1所述的一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中所述混合液中，Ba
2+
、Fe
3+
、La
3+
三种离子的物质的量之和，与柠檬酸的物质的量之比为1：2。3.根据权利要求1所述的一种镧掺杂钡铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中所述聚乙二醇的浓度为8g/L。4.根据权利要求3所述的一种镧掺杂钡铁氧体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敦辉，金宇欣，梁小会，任守玉，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：