System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种预氧化提高MAX相材料吸波性能的方法技术_技高网

一种预氧化提高MAX相材料吸波性能的方法技术

技术编号:42653992 阅读:8 留言:0更新日期:2024-09-06 01:46
本发明专利技术公开了一种利用预氧化策略提高MAX相材料吸波性能的方法,属于吸波材料制备技术领域。通过对MAX相材料进行短暂的预氧化处理在其表面原位生成非晶氧化物和纳米氧化物,使得其吸波性能大幅度提升。处理方法是将过200目筛网的MAX粉体放置于刚玉坩埚中,分别在加热不同温度的管式电阻炉中预氧化10‑60min,随后立即取出在空气中空冷至室温。该方法工艺简单,成本低,处理过程中不产生有害物质,绿色环保。能够简单快速的提高MAX相的吸波性能。同时,调节保温温度、时间可以直接调控MAX相的形貌和表面氧化物的厚度,从而实现吸波性能的可调性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及吸波材料制备,具体涉及一种预氧化提高max相材料吸波性能的方法。


技术介绍

1、吸波材料通过介质内部的各种损耗机制将入射电磁波转化为热能或其他形式的能量,从而解决了电磁波反射或传输造成的电磁污染、电子元件相互干扰以及军事目标暴露于雷达探测系统等问题。这些用于相互通信和雷达探测的电磁波主要集中在2-18ghz的微波频段。而在国防领域,吸波材料还面临着高温应用的问题。传统的吸波材料如碳基材料、磁性材料等在室温下具有良好的吸收性能,但在高温条件下则会发生氧化失效,导致电磁波的吸收能力大幅度下降。开发耐高温、质地轻薄、吸收能力强、吸收频带宽的吸波材料为解决高温吸波问题至关重要。

2、max相(m为过渡金属元素,a为a族元素,x表示c或n)是一类新型层状陶瓷材料,不仅兼具金属和陶瓷的优良特性,如类似金属的导电、导热、易加工,类似陶瓷的高强度、耐腐蚀、耐氧化、高温结构稳定等性能,而且还表现出极具吸引力的吸波特性,故而在高温吸波领域备受关注。然而,大部分max相由于导电率高,导致其阻抗匹配较差、损耗机制单一,入射电磁波无法进入材料内部从而制约了其吸波性能。现有研究多采用磁粉改性、结构改性、固溶处理等手段来改善其阻抗匹配,丰富损耗机制,进而提升吸波性能。比如liu等人(ceramics international 2018,44(2):1995-2001)通过碳热还原法制备了由co3fe7磁性粒子修饰的ti3sic2粉末,在介电损耗和磁损耗机制协同作用下最小反射损耗可达-31.2db。guo等人(nanotechnology reviews 2023;12:20220545)在ti3alc2颗粒上沉积了多核/壳sio2@al2o3纳米结构,引入了多重反射和散射机制,增强了电子极化、界面极化和极化弛豫,从而衰减电磁波。zhang等人(ceramics international 2023,49(17):28660-28673)在ti3alc2的m位掺杂了不同离子(zr、mo、cr、fe和ni)。其中,掺杂zr的ti3alc2样品的最小反射损耗可达-48.0db。但这些处理方式的工艺往往十分复杂,而且对于磁粉改性的方法并不适用于高温环境,这是由于磁粉在超过其居里温度的高温下会由铁磁性转为顺磁性从而失去磁性。

3、本专利技术所提出的预氧化策略提高max相材料吸波性能的方法操作简单,绿色环保。预氧化过程中max相表面原位生成的纳米级氧化物即起到了调节电导率、丰富界面及损耗机制和调节表面阻抗匹配的作用。而且形成薄的致密氧化层能起到减缓max相进一步氧化的作用,可以使max相作为高温吸波材料。该预氧化方法对设备要求低,可控性强,通过调节其预氧化温度及保温时间可以实现吸波性能的可调性,故而是一种极具潜力的高温吸波材料设计和制备的方法。


技术实现思路

1、本专利技术提供了一种通过预氧化策略快速提高max相材料吸波性能的技术手段。工艺简单、成本低、是一种对于max相的通用技术手段,使max相材料既可用于室温环境又可用于高温环境。

2、这种用于提高max相吸波性能的预氧化技术手段主要包含以下步骤:

3、s1、max研磨后过200目筛网,取适量的筛下粉体放置于开口的刚玉坩埚中;

4、s2、将装有过200目筛的max相粉体的刚玉坩埚放置于加热到300℃~700℃的管式电阻炉内保温10-60min,进行预氧化处理;

5、s3、保温结束后直接将装有max相粉体的坩埚取出,在室温环境下空冷。

6、优选的是,上述步骤中的max相为ti3alc2以及ti2alc、ti3sic2、ti2snc等其他max相材料。

7、本专利技术至少包含以下优异效果:

8、(1)本专利技术的预氧化处理的工艺过程仅为在管式电阻炉中将粉体保温氧化。流程简单、设备要求低、绿色环保。

9、(2)本专利技术提供的氧化处理后的max相粉体在表面原位生成非晶相和纳米晶混合的氧化层。氧化物的生成降低了max相材料的导电率,调节了其表面阻抗,使得入射电磁波能够更多的进入max相内部。进入内部的电磁波的能量被max相内部电子吸收促进电子迁移和跳跃,从而将其转化为热量消耗。其次非晶相和纳米晶结构的氧化物为max的表面提供了更为丰富的异质界面,在高频交变电磁场作用下造成了电子聚集,进一步增强界面极化和弛豫损耗,丰富了损耗机制。

10、(3)本专利技术提供的氧化处理后的max相粉体相较未经氧化处理的原始粉体其吸波性能均有提升。相较ti3alc2原始粉体最低反射损耗-11.87db,预氧化处理后最低反射损耗可达-20~-55db。

11、(4)本专利技术提供的氧化处理后的max相粉体能够通过厚度调节实现2-18ghz全微波频段范围内的强吸收。

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【技术保护点】

1.一种预氧化提高MAX相材料吸波性能的方法,其特征,包括以下处理过程:

2.根据权利要求1所述的预氧化提高MAX相材料吸波性能的方法,其特征在于,利用该处理方法对MAX相粉体进行表面处理,调节其电磁参数从而提升其吸波性能。

3.根据权利要求1所述的预氧化提高MAX相材料吸波性能的方法,其特征在于,该处理方法也适用于其他MAX相材料,如Ti2AlC、Ti3SiC2、Ti2SnC等。

4.根据权利要求1所述的预氧化提高MAX相材料吸波性能的方法,其特征在于,氧化处理的温度不局限于上述温度。

5.根据权利要求1所述的预氧化提高MAX相材料吸波性能的方法,其特征在于,氧化处理的保温时间不局限于上述时间。

【技术特征摘要】

1.一种预氧化提高max相材料吸波性能的方法,其特征,包括以下处理过程:

2.根据权利要求1所述的预氧化提高max相材料吸波性能的方法,其特征在于,利用该处理方法对max相粉体进行表面处理,调节其电磁参数从而提升其吸波性能。

3.根据权利要求1所述的预氧化提高max相材料吸波性能的方法,其特征在于,该...

【专利技术属性】
技术研发人员:李世波樊夏辰张伟伟
申请(专利权)人:北京交通大学
类型:发明
国别省市:

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