CN101902898A - 多层型电磁波吸收体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多层型电磁波吸收体，其包含：(a)两个主要包含玻璃包覆丝吸波剂和聚合物基质的表面层；(b)位于表面层之间的中间层，该中间层主要包含扁平型非晶合金粉末吸波剂和聚合物基质。本发明还提供了制备所述多层型电磁波吸收体的方法。

Description

多层型电磁波吸收体及其制造方法

技术领域

本发明涉及多层型电磁波吸收体及其制造方法，详细地说，涉及在10MHz-8.5GHz频带内具有电磁波吸收特性的多层型电磁波吸收体及其制造方法。

背景技术

电子设备和器件的高频化、集成化、小型化，加剧了电磁兼容问题。电磁兼容问题不仅影响着电子设备的安全与可靠性，还会危害人类身体健康及生态系统。

电磁兼容问题引起了世界各工业发达国家的重视，特别是二十世纪七十年代以来，进行了大量的理论研究和实验工作。进而提出了如何使电子设备或系统在其所处的电磁环境中，能够正常的运行，而对在该环境中工作的其它设备或系统也不引入不能承受的电磁干扰的新课题。

解决电磁兼容问题有电磁屏蔽和吸波两种方式。电磁屏蔽是使用屏蔽材料将电磁波限制在一定空间内而达到防护目标的一种措施；吸波是将电磁波能量转化为热能或其他形式能量而消除电磁辐射的一种措施。近些年来，电磁波吸收体(吸波体)由于二次辐射小而引起广泛的关注。根据国际标准IEC 62333-1，此类电磁波吸收体称为噪声抑制片(Noise Suppression Sheet)，一般是由粉末状软磁材料和高分子材料组成的复合体。

非晶软磁合金具有电阻率高、磁晶各向异性为零等优点，倍受国内外专家学者的关注。1995年以来，Inoue等先后制备出Fe-(Al，Ga)-(P，C，Si，B，Ge)、Fe-(Co，Ni)-(Zr，Hf，Nb)-B合金系(参见美国发明专利号5738733，5876519)，该类合金系含易氧化元素Zr、Ga、Hf等，必须在真空下制备，因此其制备和应用受到很大的限制。

中国发明专利公开号CN1336793A公开了一种在1GHz以上频率具有较好吸波效果的吸波体，其采用超过20vol.％的陶瓷粉末与金属磁性粉末进行机械合金化。由于陶瓷粉末的绝缘作用，吸波体的吸波截止频率较高，但该方法制备的磁性粉末的复数磁导率虚部(μ″)不高，不适合在1GHz以下频率下使用。

日本发明专利公开号JP2008-004624A公开了一种多层型吸波体，多层设计是为了获得良好的柔性，其表面层柔性好，中间层柔性差。该发明是通过从降低表面层磁性粉末的填充率而获得改善的柔性，表面层与中间层是由同种吸波剂制成。然而由于表面层填充率较低，因而使用该发明不能实现兼具良好吸波性能以及良好柔性的吸波体。

中国发明专利CN1586098A公开了一种高填充率吸波体，该吸波体由扁平状软磁性金属粉末形成，所述金属粉末上包覆有绝缘膜，这些扁平状的包覆颗粒通过轧制定向工艺以大致相同的方向定向排列从而形成电磁波吸收片材。制造这种吸波体要求用作吸波剂的软磁性金属具有良好的塑性变形能力，然而这不适合于具有高硬度、塑性变形能力的材料如非晶合金。此外，在这种吸波体中，由于吸波剂的填充率高达75％，因此对电磁波的反射作用显著，从而导致吸波性能有限。

综上所述，现有技术中的吸波体大多由粉末状的吸波剂粉末制成，由于其柔性较差而带来应用的局限性。此外，现有技术中的吸波体由于由单一的吸波剂形成，因此往往具有较窄的吸波频率范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层型电磁波吸收体，比起单层型电磁波吸收体，该多层型电磁波吸收体具有低反射系数、良好的柔性以及吸波效果等优点。

本发明提供了一种多层型电磁波吸收体，其包含：

(a)两个主要包含玻璃包覆丝吸波剂和聚合物基质的表面层；

(b)位于表面层之间的中间层，该中间层主要包含扁平型非晶合金粉末吸波剂和聚合物基质，

其中所述扁平型非晶合金粉末的组成以原子比表示满足：

Fe_{(100-a-b-c-x-y-z-t)}Cr_aM_bT_cP_xSi_yB_zC_t，

其中M为选自Mo和Nb中的一种；T为选自Sn和Al中的一种或两种；表示原子组成百分比的a、b、c、x、y、z、t分别为：1≤a≤5；1≤b≤5；2≤c≤4；2≤a+b≤8；2≤x≤15；1≤y≤8；1≤z≤12；0.5≤t≤6，所述非晶扁平粉末颗粒的平均厚度t为0.1μm＜t≤2μm，纵横比为10-100。

本发明的多层型电磁波吸收体中所用的玻璃包覆丝选自：钴基玻璃包覆丝、铁基玻璃包覆丝、镍基玻璃包覆丝和它们的组合。

本发明中所使用的玻璃包覆丝的长径比优选为50-5000，更优选为100-3000，更加优选为100-1000。玻璃包覆丝的芯线直径优选为5-20μm。直径小于5μm时，制备困难；直径大于20μm时，对电磁波反射增强。玻璃包覆层厚度优选为2-10μm，厚度小于2μm时，制备困难，厚度大于10μm时，芯线的比例减小，会降低吸波性能。

在本发明的多层型电磁波吸收体中，表面层中玻璃包覆丝的含量优选为0.1-30vol.％，更优选0.5-10vol.％，最优选1-5vol.％，基于表面层的体积计。表面层的厚度控制在0.01mm-0.2mm范围内。

在本发明的多层型电磁波吸收体中，中间层中的扁平型非晶合金粉末的含量优选为20-70vol.％，更优选30-60vol.％，最优选50-60vol.％，基于中间层的体积计。

在本发明的多层型电磁波吸收体中，所使用的聚合物基质材料选自：热塑性塑料，如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等，热塑性弹性体，如聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等。

本发明的多层型电磁波吸收体优选具有0.025mm-2mm的厚度。

本发明还提供了制备本发明的多层型电磁波吸收体的方法，该方法包括步骤：

(a)提供玻璃包覆丝，并将其与聚合物绝缘材料、有机溶剂混合并将所得混合物涂布在基材上，干燥去除溶剂后从基材上剥离形成具有一定厚度的薄片；

(b)提供扁平型非晶合金粉末，将其与聚合物绝缘材料、有机溶剂混合并将所得混合物涂布在基材上，干燥去除溶剂后从基材上剥离形成具有一定厚度的薄片；

(c)将步骤(a)中得到薄片作为表面层而将步骤(b)中所得薄片作为中间层进行叠片，然后进行层压形成多层型电磁波吸收体。

作为另一个实施方案，可以将多个上述的多层型电磁波吸收体叠片然后进一步层压得到由多个扁平型非晶合金粉末吸波层和多个玻璃包覆丝吸波层交替形成的多层型电磁波吸收体。

附图说明

图1是显示在实施例1中制备的非晶扁平粉末在热处理前的X射线衍射图。

图2是显示在实施例1中制备的吸波体的示意图。

图3是显示在实施例1中制备的吸波体，其反射系数的频率特性。

图4是显示在实施例1中制备的吸波体，其传输系数的频率特性。

图5是显示在实施例1中制备的吸波体，其吸波效果的频率特性。

具体实施方式

下面通过实施例和比较例进一步说明本发明。在本说明书，术语“扁平型粉末”和“扁平型非晶合金粉末”意指由扁平形状的颗粒组成的粉末。术语“纵横比”是指扁平型粉末中颗粒的直径与厚度之比，具体定义为D/t，其中D为颗粒的直径，t为颗粒的厚度。另外，为简便起见，当提及“粉末的纵横比”时，意指粉末中所含颗粒的平均纵横比。扁平型粉末的纵横比可以通过扫描电镜、激光粒度测试仪来度量：通过扫描电镜测量颗粒的平均厚度，通过激光粒度测试仪测量出颗粒的平均直径，从而由测得平均厚度和平均直径得到粉末中颗粒的平均纵横比。

本发明人对不同吸波剂填充的吸波体进行了深入的研究。结果发现，由扁平型粉末吸波剂填充的吸波体具有反射系数高、高频吸波效果优异、填充率高、柔性较差等特点；由玻璃包覆丝填充的吸波体具有反射系数小、低频吸波效果优异、填充率低、柔性较好等特点。因此本发明人将这两种具有不同性能的材料结合形成多层复合材料，提供了一种具有优异的综合性能的吸波材料。

扁平型非晶合金粉末吸波体及其制备方法

本发明采用Fe基非晶合金粉末来制备扁平型非晶合金粉末吸波剂。本发明的扁平型非晶合金粉末吸波剂是通过机械扁平化方式将球形或近球形的非晶合金粉末扁平化获得的。本发明中所使用的球形或近球形的非晶合金粉末可以利用如下合金组成通过水雾化或水气联合雾化形成，所述非晶合金组成满足下式

Fe_{(100-a-b-c-x-y-x-t)}Cr_aM_bT_cP_xSi_yB_zC_t

其中，M为选自Mo和Nb中的一种；T为选自Sn和Al中的一种或两种；表示原子组成百分比的a、b、c、x、y、z、t分别为：1≤a≤5；1≤b≤5；2≤c≤4；2≤a+b≤8；2≤x≤15；1≤y≤8；1≤z≤12；0.5≤t≤6。

Cr是为了提高熔融合金的抗氧化能力而添加的元素。如果Cr的含量小于1at.％，合金的抗氧化能力较弱。另一方面，Cr是反铁磁元素，加入量过大，会使得合金的饱和磁感应强度降低，因而不大于5at.％。

M的主要作用是提高合金的温度稳定性。如果M的含量不足1at.％，提高合金温度稳定性的作用不明显，如果M的含量高于5at.％，会导致粉末的磁性能降低，因而不优选。

T的作用是增加熔融合金的流动性和增加非晶粉末的塑性变形能力。如果T的含量低于2at.％，效果不明显；如果T的含量高于4at.％，会对降低合金的晶化温度，因而不优选。

正如本领域的技术人员所公知的，P、Si、B、C为非晶形成元素，此外Fe的含量也会影响合金的磁性能。

水雾化法制备铁基非晶合金粉末的方法如下：采用高压水(例如5个大气压)将金属液滴击碎并急速冷却为固体粉末。水气联合雾化法制备铁基非晶合金粉末的方法如下：采用高压气体粉碎金属液滴或金属颗粒后再用高压水快速冷却。

通过水雾化法或水气联合雾化法制得的球形非晶合金粉末的平均颗粒尺寸是20-70μm，优选为30-60μm，更优选为40-50μm。

选取球形度好的非晶合金粉末，与有机溶剂一起在球磨机中进行球磨。进行球磨时可以使用不影响所述非晶合金粉末理化性质的任何有机溶剂，且优选使用无水乙醇、丙酮或它们的混合物。通过控制球磨时间，能够得到厚度及纵横比可控的扁平型粉末。本发明的扁平型非晶合金粉末的平均颗粒厚度优选为0.1-2μm，因为将扁平型粉末中颗粒的厚度控制在2μm以下时，能够有效抑制涡流的产生，从而降低对电磁波的反射；此外通过球磨的方法难以获得厚度小于0.1μm的扁平型粉末。本发明的扁平型非晶合金粉末的平均颗粒纵横比优选为10-100，因为纵横比大于100时，扁平型粉末的颗粒直径较大，对电磁波的反射较大；纵横比小于10时，扁平型粉末的磁导率低，吸波效果有限。

将扁平型粉末吸波剂分散到聚合物基质中并进行取向排列，从而制备成薄片状扁平型粉末吸波体。可以采用该领域已知的技术，如涂布成型技术，实现扁平型粉末在聚合物基质中的取向排列。由于涂布成型中使用大量的溶剂，所制备的薄片孔隙率很高，通常需要经过层压工艺使其致密化。本发明吸波体中扁平型非晶合金粉末的填充率优选为20-70vol.％；当粉末的填充率低于20vol.％时，吸波效果有限，当粉末的填充率大于70vol.％时，吸波体反射系数很大，柔性差并且吸波效果下降。

玻璃包覆丝吸波体及其制备方法

本发明中所用的玻璃包覆丝，是由金属或合金芯线和玻璃包覆层组成。所述芯线是具有软磁性能的铁基、钴基或镍基合金，且所述玻璃包覆层选用氧化物玻璃，如硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，优选硅酸盐玻璃，如石英玻璃、铅硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等。芯线主要起吸波作用，玻璃包覆层主要起绝缘作用、保护作用、和/或阻抗匹配作用。

通过泰勒纺丝法制备所述玻璃包覆丝的方法如下：将母合金放在玻璃管底部，利用感应加热的方式使玻璃管内的母合金熔化。母合金熔化后的热量传导到玻璃管，使玻璃管底部软化。由拉力机构从玻璃管底部拉出一个玻璃毛细管，毛细管中填充着合金丝材。通过喷嘴连续喷出冷却液到毛细管上，使其中的合金快速凝固，形成玻璃包覆丝。

玻璃包覆丝的芯线直径优选为5-20μm，直径小于5μm，制备困难，直径大于20μm，对电磁波反射增强。玻璃包覆层厚度优选为2-10μm，厚度小于2μm，无法制备，厚度大于10μm，降低了芯线的比例，降低吸波性能。

将泰勒纺丝法制备所述玻璃包覆丝，再按一定长径比剪切，将其分散到聚合物基质中，并制备成作为表面层的薄片。研究中发现，当长径比小于50时，吸波效果不明显，当长径比大于5000时，难以将其分散到高分基体中。玻璃包覆丝的填充率低于0.1vol.％时，吸波效果不明显，当填充率高于30vol.％时，玻璃包覆丝无法在高分子基体中均匀分散。在优选的实施方案中，玻璃包覆丝吸波体中的玻璃包覆丝填充量优选为0.5-10vol.％，且更加优选1-5vol.％。

多层型吸波体的制备

随后将玻璃包覆丝吸波体作为多层型吸波体的表面层，将扁平型非晶合金粉末吸波体作为中间层，通过层压得到由玻璃包覆丝吸波体和扁平型非晶合金粉末吸波体组成的多层型吸波体。

当电磁波入射到多层型吸波体上时，表面层首先吸收一部分电磁波，由于其反射系数低，因此能将大部分未被吸收的电磁波继续传输到中间层，从而继续产生吸波效果。当电磁波从中间层表面反射时，又一次经过玻璃包覆丝层，从而发生进一步的电磁波吸收。这样经过表面层和中间层的多次吸收，入射的电磁波被大部分吸收。相比之下，单独使用扁平型非晶合金粉末吸波体来吸收电磁波时，其显著的反射作用对最终的吸波效果具有不利影响；而单独使用玻璃包覆丝吸波体时，尽管其反射作用较小，然而大量未被吸收的电磁波会透过该吸波体，从而导致吸波效果不佳，对于高频电磁波特别如此。

本发明的多层型电磁波吸收体厚度低于0.025mm时，难以层压成型；而当其厚度超过2mm时，无法满足数字设备的小型化要求，故其厚度在0.025mm-2mm范围内，优选为0.1-1.5mm，更优选为0.2-1mm。表面层的厚度控制在0.01mm-0.2mm范围内。

另外可将多个(大于3)上述玻璃包覆丝吸波层与多个(大于2)上述的扁平非晶合金粉末吸波层交替叠加且使其中两个玻璃包覆丝吸波层作为表面层，随后进行层压制备出包含交替的玻璃包覆丝吸波层和扁平非晶合金粉末吸波层的交替叠层型吸波体。

实施例

下面参照附图通过具体的实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，这些实施例仅用于对本发明的实施进行举例说明而并不意图限制本发明的范围。

实施例1

采用水雾化法制备Fe₇₄Cr₂Mo₂Sn₂P₈Si₆B₄C₂软磁粉末，其X射线衍射结果表明其为非晶结构，如图1所示。其中，通过水雾化法制备非晶合金粉末的工艺具体如下：采用5个大气压的高压水将金属液滴击碎并快速冷却，将雾化产物在180℃的真空干燥箱内烘干8小时，并对烘干产物进行过筛后得到200-325目的近球形非晶合金粉末。

在行星式球磨机中对所得近球形非晶合金粉末进行湿法球磨，球料比为4∶1，转速为400rpm，加入无水乙醇为分散介质。球磨12h后，近球形的非晶粉末被扁平化为平均厚度为1μm、平均直径为50μm的扁平粉末。随后，将该粉末在真空热处理中进行热处理，工艺参数为在420℃下保温1小时。

将上述扁平型粉末分散到聚合物基质中，制备扁平型非晶合金粉末吸波体，具体步骤如下：a.采用有机溶剂氮甲基甲酰胺将氯化聚乙烯溶解，制备成氯化聚乙烯含量为20vol.％的涂料，加入50vol.％的上述扁平粉末，0.5vol.％的硅烷偶联剂，使得在所得混合物中扁平型粉末的含量为50vol.％，另外加入0.5vol.％的硅烷偶联剂；b.采用搅拌机在1000rpm下搅拌2小时。这样，浆料制备完成；c.然后将浆料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在120℃下保温10分钟，除去溶剂；d.从聚四氟乙烯薄膜上剥离得到扁平型非晶合金粉末吸波体。

采用泰勒纺丝法制备内芯组成为Co₆₆Fe₄V₂Si₁₀B₁₈的玻璃包覆丝，玻璃包覆层平均厚度为4μm，内芯直径为15μm。玻璃包覆丝的制备方法为：将组成为Co₆₆Fe₄V₂Si₁₀B₁₈合金块放入石英玻璃管中，通过电磁感应加热将其熔化，形成一个熔池，用一针状物品从熔池引出细丝，并用水冷方式快速冷却，由此制备的细丝表面为玻璃包覆层，内芯为Co₆₆Fe₄V₂Si₁₀B₁₈合金，称为玻璃包覆丝。将其剪成长度为6mm的纤维。

将上述玻璃包覆丝分散到聚合物基质中，制备玻璃包覆丝吸波体，具体步骤如下：a.采用有机溶剂氮甲基甲酰胺将氯化聚乙烯溶解，制备成氯化聚乙烯含量为30vol.％的涂料，加入5vol.％的上述玻璃包覆丝，0.2vol.％的硅烷偶联剂；b.采用搅拌机在50rpm下搅拌2小时，这样，浆料制备完成；c.然后将浆料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在120℃下保温10分钟，除去溶剂；d.从聚四氟乙烯薄膜上剥离得到玻璃包覆丝吸波体。

将上述的两种吸波体，通过层压方法控制其厚度，得到0.05mm的玻璃包覆丝吸波体，0.7mm的扁平粉末吸波体。在两层玻璃包覆丝吸波体中间插入一层扁平粉末吸波体，经过层压，得到厚度为0.8mm的多层型吸波体，如图2所示。

作为对比，将实施例中的玻璃包覆丝吸波体，通过层压方法控制其厚度为0.8mm。

另外作为对比，将实施例中的扁平粉末吸波体，通过层压方法控制其厚度为0.8mm，得到和多层型吸波体厚度相同的扁平粉末吸波体。

吸波体的反射系数(S₁₁)、传输系数(S₂₁)按照IEC 62333-2的微带线模型来测量，测量频率范围为10MHz-8.5GHz。吸波体的吸波效果(P_loss/P_in)根据公式(1)来计算。

$\frac{P\left(\mathrm{loss}\right)}{P\left(\mathrm{in}\right)}=1-({\left|\mathrm{\Γ}\right|}^2+{\left|T\right|}^2)---\left(1\right)$

其中，S₁₁＝20log|Γ|，S₂₁＝20log|T|，P_in为入射到吸波体的电磁波能量。P_loss为吸波体吸收的电磁波能量，Γ为反射系数S₁₁的百分制形式，T为传输系数S₂₁的百分制形式。

测定玻璃包覆丝、扁平粉末、多层型吸波体的反射系数、传输系数，计算其吸波效果。

图3、4、5分别表述了三种类型吸波体的反射系数、传输系数和吸波效果(P_loss/P_in)。如图3所示，在4-8.5GHz下玻璃包覆丝吸波体的反射系数低于-15dB，反射率非常低；扁平粉末吸波体的反射系数高于-7dB，反射率较高；而多层型吸波体的反射系数介于两者之间，反射系数约为-10dB，即反射的电磁波能量为10％，反射率较低。如图4所示，对于传输到吸波体的电磁波，三种类型的吸波体表现不同的吸波性能。如图5所示，在1GHz下，玻璃包覆丝吸波体的P_loss/P_in约为0.3，表明具有较好的低频吸波性能；扁平粉末吸波体的P_loss/P_in低于0.2，表明其低频吸波性能差；多层型吸波体的P_loss/P_in大于0.4，更高频率下达到0.9。如图5所示，在4-8.5GHz下，扁平粉末吸波体的P_loss/P_in大于0.7，表明具有较好的高频吸波性能。

实施例2

本实施例的扁平型非晶合金粉末采用不同组成的铁基非晶合金，并采用与实施例1中相同的雾化方法制备成粉末。合金组成分别为Fe₇₂Cr₁Mo₁Sn₂P₁₅Si₁B_7.5C_0.5、Fe₇₂Cr₅Mo₃Sn₂P₃Si₂B₁₂C₁、Fe₇₂Cr₁Mo₁Sn₃P₈Si₈B₁C₆、Fe₇₃Cr₂Nb₅Sn₂P₂Si₈B₆C₂、Fe₇₄Cr₂Mo₂Sn₂P₁₀Si₄B₄C₂、Fe₇₆Cr₁Mo₁Al₄P₈Si₈B₁C₁、Fe₇₈Cr₁Mo₁Sn₂P₈Si₈B₁C₁。将雾化粉末在行星式球磨机中湿法球磨，球料比为5∶1，转速为400rpm，球磨时间为14小时。随后，将该粉末在真空热处理中进行热处理，工艺参数为在420℃下保温1小时。

采用有机溶剂氮甲基甲酰胺将热塑性聚氨酯溶解，制备成热塑性聚氨酯含量为25vol.％的涂料，加入60vol.％的上述扁平粉末，1vol.％的硅烷偶联剂。采用搅拌机在1000rpm下搅拌1小时。这样，浆料制备完成。然后将浆料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在150℃下保温10分钟，除去溶剂。从聚四氟乙烯薄膜上剥离得到含扁平粉末的聚氨酯薄膜，再经过层压得到扁平粉末吸波体。

按照实施例1的方法，采用泰勒纺丝法制备合金组成为Co₆₆Fe₄V₂Si₁₀B₁₈的玻璃包覆丝，玻璃包覆层平均厚度为4μm，内芯直径为12μm。将其剪成长度为8mm的纤维，即长径比为400。

采用有机溶剂氮甲基甲酰胺将热塑性聚氨酯溶解，制备成聚氨酯含量为35vol.％的涂料，加入10vol.％的上述玻璃包覆丝，1vol.％的硅烷偶联剂。采用搅拌机在40rpm下搅拌1小时。这样，浆料制备完成。然后将浆料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在150℃下保温10分钟，除去溶剂。从聚四氟乙烯薄膜上剥离得到含玻璃包覆丝的聚氨酯薄膜。再经过层压得到玻璃包覆丝吸波体。

将上述的两种类型的吸波体，按照实施例1的方法，制备出多层型吸波体，其中玻璃包覆丝层厚度为0.1mm，扁平粉末层为0.6mm.

采用振动样品磁强计测量雾化粉末的饱和磁感应强度，采用氧氮分析仪测量粉末的氧含量，采用差示扫描量热仪测量粉末的晶化温度(T_x)，升温速率为10K/min，按照实施例1的测量方法测量上述多层型吸波体的吸波效果。测试结果见表1.从表1可以看出，粉末的饱和磁感应强度与Fe含量有很大关联，氧含量随Cr含量的增加而降低。

表1.不同成分的雾化粉末性能及制备的多层型吸波体的吸波效果

实施例3

本实施例的扁平型非晶合金粉末的合金组成为Fe₇₂Cr₁Mo₁Sn₃P₈Si₈B₁C₆铁基非晶合金，并采用与实施例1中相同的雾化方法制备成粉末。将雾化粉末在行星式球磨机中湿法球磨，球料比为5∶1，转速为400rpm，球磨时间为14小时。随后，将该粉末在真空热处理中进行热处理，工艺参数为在420℃下保温1小时。

采用有机溶剂氮甲基甲酰胺将热塑性聚氨酯溶解，制备成热塑性聚氨酯含量为25vol.％的涂料，加入50vol.％的上述扁平粉末，1vol.％的硅烷偶联剂。采用搅拌机在1000rpm下搅拌1小时。这样，浆料制备完成。然后将浆料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在150℃下保温10分钟，除去溶剂。从聚四氟乙烯薄膜上剥离得到含扁平粉末的聚氨酯薄膜，再经过层压得到扁平粉末吸波体。

按照实施例1的方法，采用泰勒纺丝法制备合金组成为Fe₇₄Cu₁Nb₃Si₁₅B₇的玻璃包覆丝，玻璃包覆层平均厚度为4μm，内芯直径为12μm。将其剪成长度为1mm、4mm、8mm、20mm的纤维，即长径比依次为50、200、400、1000。将该玻璃包覆丝在真空热处理中进行热处理，工艺参数为在550℃下保温1小时。

采用有机溶剂氮甲基甲酰胺将热塑性聚氨酯溶解，制备成聚氨酯含量为35vol.％的涂料，加入10vol.％的上述玻璃包覆丝，1vol.％的硅烷偶联剂。采用搅拌机在40rpm下搅拌1小时。这样，浆料制备完成。然后将浆料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在150℃下保温10分钟，除去溶剂。从聚四氟乙烯薄膜上剥离得到含玻璃包覆丝的聚氨酯薄膜。再经过层压得到玻璃包覆丝吸波体。

将上述的两种类型的吸波体，按照实施例1的方法，制备出多层型吸波体，其中玻璃包覆丝层厚度为0.2mm，扁平粉末层为0.4mm.

按照实施例1的测量方法测量上述多层型吸波体的吸波效果。测试结果见表2.从表2可以看出，多层型吸波体的吸波效果随玻璃包覆丝的长径比的增加而增强，但是玻璃包覆丝长度过大，难以在聚合物基质中均匀分散。

表2.多层型吸波体的吸波效果

Claims (17)

1.一种多层型电磁波吸收体，其包含：

(a)两个主要包含玻璃包覆丝吸波剂和聚合物基质的表面层；

(b)位于表面层之间的中间层，该中间层主要包含扁平型非晶合金粉末吸波剂和聚合物基质，

其中所述扁平型非晶合金粉末的组成以原子比表示满足：Fe_{(100-a-b-c-x-y-z-t)}Cr_aM_bT_cP_xSi_yB_zC_t，其中，M为选自Mo和Nb中的一种；T为选自Sn和Al中的一种或两种；表示原子组成百分比的a、b、c、x、y、z、t分别为：1≤a≤5；1≤b≤5；2≤c≤4；2≤a+b≤8；2≤x≤15；1≤y≤8；1≤z≤12；0.5≤t≤6，所述非晶扁平粉末的平均厚度t为0.1μm＜t≤2μm，纵横比为10-100。

2.根据权利要求1的多层型电磁波吸收体，其中玻璃包覆丝选自：钴基玻璃包覆丝、铁基玻璃包覆丝、镍基玻璃包覆丝和它们的组合。

3.根据权利要求2的多层型电磁波吸收体，其中所述玻璃包覆丝的长径比优选为50-5000，更优选为100-3000，更加优选为100-1000。

4.根据权利要求1的多层型电磁波吸收体，其中表面层中玻璃包覆丝的含量优选为0.1-30vol.％，更优选0.5-10vol.％，最优选1-5vo l.％

5.根据权利要求1的多层型电磁波吸收体，其中表面层和中间层中的聚合物基质材料独立地选自：热塑性塑料，如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；热塑性弹性体，如聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等。

6.根据权利要求1的吸波剂，其中多层型电磁波吸收体具有0.025mm-2mm的厚度。

7.制备多层型电磁波吸收体的方法，该方法包括步骤：

(a)提供玻璃包覆丝，并将其与聚合物绝缘材料混合并将所得混合物涂布在基材上，干燥去除溶剂后从基材上玻璃形成具有一定厚度的薄片；

(b)提供扁平型非晶合金粉末，并将其与聚合物绝缘材料混合并将所得混合物涂布在基材上，干燥去除溶剂后从基材上玻璃形成具有一定厚的薄片；

(c)将步骤(a)中得到的薄片作为表面层而将步骤(b)中所得薄片作为中间层进行叠片，然后进行层压形成多层型电磁波吸收体，其中

所述扁平型非晶合金粉末的组成以原子比表示满足：

Fe_{(100-a-b-c-x-y-z-t)}Cr_aM_bT_cP_xSi_yB_zC_t，

其中，M为选自Mo和Nb中的一种；T为选自Sn和Al中的一种或两种；表示原子组成百分比的a、b、c、x、y、z、t分别为：1≤a≤5；1≤b≤5；2≤c≤4；2≤a+b≤8；2≤x≤15；1≤y≤8；1≤z≤12；0.5≤t≤6，所述非晶扁平粉末的平均厚度t为0.1μm＜t≤2μm，纵横比为10-100。

8.根据权利要求7的方法，其中所述玻璃包覆丝选自：钴基玻璃包覆丝、铁基玻璃包覆丝、镍基玻璃包覆丝和它们的组合。

9.根据权利要求7的方法，其中所述玻璃包覆丝的长径比优选为50-5000，更优选为100-3000，更加优选为100-1000。

10.根据权利要求7的方法，其中表面层中玻璃包覆丝的含量优选为0.1-30vol.％，更优选0.5-10vol.％，最优选1-5vol.％

11.根据权利要求7的方法，其中表面层和中间层中的聚合物基质材料独立地选自：热塑性塑料，如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；热塑性弹性体，如聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等。

12.一种多层型电磁波吸收体，其由多个吸波层(a)和多个吸波层(b)交替叠加构成且其中两个吸波层(a)构成表面层，其中：

吸波层(a)主要由玻璃包覆丝吸波剂和聚合物基质组成；

吸波层(b)主要由扁平型非晶合金粉末和聚合物基质组成，其中所述扁平型非晶合金粉末的组成以原子比表示满足：Fe_{(100-a-b-c-x-y-z-t)}Cr_aM_bT_cP_xSi_yB_zC_t，其中，M为选自Mo和Nb中的一种；T为选自Sn和Al中的一种或两种；表示原子组成百分比的a、b、c、x、y、z、t分别为：1≤a≤5；1≤b≤5；2≤c≤4；2≤a+b≤8；2≤x≤15；1≤y≤8；1≤z≤12；0.5≤t≤6。

13.根据权利要求12的多层型电磁波吸收体，其中所述玻璃包覆丝选自：钴基玻璃包覆丝、铁基玻璃包覆丝、镍基玻璃包覆丝和它们的组合。

14.根据权利要求12的多层型电磁波吸收体，其中所述玻璃包覆丝的长径比优选为50-5000，更优选为100-3000，更加优选为100-1000。

15.根据权利要求12的多层型电磁波吸收体，其中吸波层(a)中玻璃包覆丝的含量优选为0.1-30vol.％，更优选0.5-10vol.％，最优选1-5vol.％

16.根据权利要求12的多层型电磁波吸收体，其中所述非晶扁平粉末颗粒的平均厚度t为0.1μm＜t≤2μm，纵横比为10-100。

17.根据权利要求12的多层型电磁波吸收体，其中吸波层(a)和吸波层(b)中的聚合物基质材料独立地选自：热塑性塑料，如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；热塑性弹性体，如聚氨酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体等。

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