CN103208316B - 一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微波吸收材料领域，特别涉及一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体。该吸收体依照在金属目标物表面涂覆顺序设为底层、夹芯层和外层，其特征在于：底层由铁氧体纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，夹芯层由高磁导率金属纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，外层由铁氧体纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，总厚度1~5mm可调。本发明提供的以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体具有质量轻、厚度薄、频带宽、吸收强等特点，在厚度等于2mm时，有效频带从8.9 GHz到18 GHz，最小反射损耗可达-120 dB，反射损耗小于-10 dB的频带覆盖了大部分X波段和Ku波段。
Description
技术领域
本发明属于微波吸收材料领域，特别涉及一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体。
背景技术
近年来，微波吸收材料因其能够有效降低电磁干扰，屏蔽电磁辐射，增强信息安全，净化生存环境，受到世界各国科学家的高度重视；随着现代高新技术的发展和电磁辐射污染的加剧，对微波吸收材料提出了更高要求，即应同时兼具“厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强”的特点。
微波吸收材料通常由吸收剂和粘结基质两部分组成，是一种通过材料的各种不同损耗机制将入射电磁波转化成热能和其他能量形式达到吸收、衰减入射电磁波目的，而本身反射、散射和透射都很小的功能材料，因此，吸收剂的选择对微波吸收材料的吸波性能至关重要；磁性吸收剂因具有吸收强，频带范围宽等优点，是目前研究和应用最广的一类材料，但粉状磁性吸收剂通常比重较大，超细或纳米磁性金属粉又存在抗氧化、耐酸碱能力差，以及涂覆过程中难以均匀分散形成均质涂层；而磁性纤维包括铁纤维、镍纤维、钴纤维及其合金纤维，铁氧体纤维等，它们的电磁参数具有显著的各向异性，因而提供了不同于各向同性介质的损耗机制，而且重量轻，目前报道较多的是多晶铁纤维，其中GAMMA公司和3M公司的研究处于领先地位,他们研制的吸波涂层在较宽的频率范围内具有很好的吸波性能,且重量可减轻40%～60%；多晶铁纤维吸波材料已用于法国国家战略防御部队的导弹和飞行器中；[US5085931, 1992]报道：当采用直径100nm，长度5~6μm磁性铁纤维，且体积分数为30%左右时，其磁导率和频率特性较好，在7~18GHz频段内，反射率接近-10dB；华中理工大学的赵振声等[磁性材料及器件,2000,31(19):18-20]在这方面也作了深入研究，从理论上研究了多晶铁纤维吸收剂微波复磁导率和复介电常数的计算和长径比对多晶铁纤维吸收剂微波电磁参数的影响，以及多晶铁纤维的表面改性；沈湘黔等报道了一种以BaFe12O19/Ni0.5Zn0.5Fe2O4复合纤维为吸收剂，与石蜡混合涂覆形成的单层吸波材料，最小反射损耗位于12.4GHz，约为-35.5dB，反射损耗小于-20dB的频宽覆盖了80%的X波段和59%的Ku波段[J. Am. Ceram . Soc., 2012，1-8]。
其次，吸波材料的结构是影响吸波性能的另一关键因素；与单层吸波材料相比，多层结构吸波材料可设计自由度大，面密度低, 能够大量吸收入射电磁波，已经成为当今吸波材料的重要发展方向；[CN 200810240990.0]报道了一种面层采用羟基铁粉、聚合物、玻璃纤维布，中间层为碳纳米管、聚合物、玻璃纤维布，底层为羟基铁粉、聚合物、玻璃纤维布的三层结构吸波材料，在2-18GHz的频率范围内，反射率均低于-5dB,最小反射率可达-29.89dB；据[CN200410009428.9]报道，将纯度高于95％的Fe、Ni、Co软磁金属粉末，或三者之间任何比例的合金粉末、 导电聚合物、有机粘合剂三部分直接混合而成，然后再将混合成的吸波或屏蔽材料制成涂层、膜、布或板材，其单层厚度为2微米至30毫米，重复制作这种涂 层、膜、布或板材，制成多层累加结构，其累加层数为1至100层；在材料厚度低于1毫米的情况下使2～18GHz频段的吸波能力为-4～-16dB，或使30～1300MHz频段的屏蔽能力高于50dB；希腊亚里士多德大学的Oikonomou等[Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2007，316：e827-e830]报道了一种面层采用羟基铁粉，底层采用钡铁氧体的双层吸波材料，在材料厚度低于2毫米时，其反射损耗小于-12dB的有效频宽可达7GHz，覆盖了整个G波段和90%的X波段；但这些报道所用的吸收剂主要为传统的磁性羟基铁粉、金属粉、铁氧体粉、碳纳米管等材料；目前，尚未见到以多种磁性纤维为吸收剂的多层结构微波吸收体的报道。
发明内容
本发明的目的是针对目前微波吸收材料现有技术的缺点，提供一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体，具有厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强的特点。
本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：
一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体，该吸收体依照在金属目标物表面涂覆顺序设为底层、夹芯层和外层，其特征在于：底层由铁氧体纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，夹芯层由高磁导率金属纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，外层由铁氧体纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，总厚度1~5mm可调。
底层所用铁氧体纤维为BaFe12O19纤维、SrFe12O19纤维、Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维和其复合纤维BaFe12O19 /SrFe12O19、BaFe12O19 /Ni0.5Zn0.5Fe2O4、SrFe12O19/ Ni0.5Zn0.5Fe2O4中的一种，直径为1～10 μm，长度为 1～9 mm，质量含量为40～80 %，其余为粘结剂；优选长度3~5 mm的SrFe12O19纤维，质量含量为67%；该纤维采用中国专利[200710024985.1]所述技术制备。
夹芯层金属纤维为Fe、Co、Ni及其合金纤维FeNi、FeCo、NiCo、FeCoNi中一种，直径为1～10 μm，长度为 1～9 mm，质量分数为40～70 %，其余为粘结剂；优选长度3~5 mm的金属铁纤维，质量含量为50%；该纤维采用中国专利[200510095065.X]所述技术制备。
外层所用铁氧体纤维为BaFe12O19纤维、SrFe12O19纤维、Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维和其复合纤维BaFe12O19 /SrFe12O19、BaFe12O19 /Ni0.5Zn0.5Fe2O4、SrFe12O19/ Ni0.5Zn0.5Fe2O4中的一种，直径为1～10 μm，长度为 1～9 mm，质量分数均为40～80 %，其余为粘结剂；优选长度3~5 mm的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维，质量含量为67%；该纤维采用中国专利[200710024985.1]所述技术制备。
粘结剂为石蜡、环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯和聚醚酮中一种，优选石蜡或环氧树脂中一种。
本发明实施效果：
本发明提供的以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体具有质量轻、厚度薄、频带宽、吸收强等特点，在厚度等于2mm时，有效频带从8.9 GHz到18 GHz，最小反射损耗可达-120 dB，反射损耗小于-10 dB的频带覆盖了大部分X波段和Ku波段。
附图说明
附图1是实施例1底层所用SrFe12O19纤维的扫描电镜照片和XRD图谱；
附图2是实施例1夹芯层所用金属Fe纤维的扫描电镜照片和XRD图谱；
附图3是实施例1外层所用Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维的扫描电镜照片和XRD图谱；
附图4是实施例1,2,3及对比例2所形成的微波吸收体的吸波曲线。
具体实施方式
一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体，其具体实施方式为：
（1） 将直径为1～10 μm，长度为 1～9 mm，质量分数为40～80 %的铁氧体纤维与粘结剂混合均匀，涂覆在目标物表面，形成厚度为0.6~2mm的底层；
（2） 将直径为1～10 μm，长度为 1～9 mm，质量分数为40～70 %的金属纤维与粘结剂混合均匀，涂覆在锶铁氧体纤维涂层表面，形成厚度为0.2~1.6 mm的夹芯层；
（3） 将直径1～10 μm，长度1~9 mm，质量分数为40～80 %的铁氧体纤维与粘结剂混合均匀，涂覆在铁纤维涂层表面，形成0.2~1.4mm的外层；
（4） 对所形成的三明治结构微波吸收体通过网络矢量分析仪进行吸波性能检测。
通过以下实施例进一步说明：
实施例1
（1） 将直径2～4 μm，长度3~5 mm，质量分数为67%的SrFe12O19纤维与石蜡混合均匀，涂覆在钢板表面，形成厚度为1.6 mm的底层结构；
（2） 将直径2～4 μm，长度3~5 mm，质量分数为50%的金属Fe纤维和石蜡混合均匀，涂覆在SrFe12O19纤维涂层表面，形成厚度为0.2 mm的夹芯层；
（3） 将直径2～4 μm，长度3~5 mm，质量分数67%的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维和石蜡混合均匀，涂覆在Fe纤维涂层表面，形成厚度为0.2 mm的外层结构；
（4） 对所形成的三明治结构微波吸收体通过网络矢量分析仪进行吸波性能检测。
图1是底层所用SrFe12O19纤维的扫描电镜照片和XRD图谱；图2是夹芯层所用金属Fe纤维的扫描电镜照片和XRD图谱；图3是是外层所用Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维的扫描电镜照片和XRD图谱；图4是所形成的吸收体的吸波性能曲线。
经测试得到：样品具有良好的电磁波吸收性能，最小反射损耗位于13.1GHz，约为-120 dB，反射损耗小于-10 dB的有效带宽从8.9GHz增加到18GHz，覆盖了83%的X波段和整个K u 波段。
实施例2
(1) 将直径1～3 μm，长度6～9 mm，质量分数为40%的SrFe12O19纤维和石蜡混合均匀，涂覆在钢板表面，形成厚度为1.5 mm的底层结构；
(2) 将直径5～7 μm，长度6～9 mm，质量分数为40%的Co纤维和石蜡混合均匀，涂覆在SrFe12O19纤维涂层表面，形成厚度为0.3 mm的夹芯层；
(3) 将直径1～4 μm，长度5～9 mm，质量分数为80%的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维和石蜡混合均匀，涂覆在Co纤维涂层表面，形成厚度为0.2 mm的外层结构；
(4) 对所形成的三明治结构微波吸收体通过网络矢量分析仪进行吸波性能检测。
经测试得到：样品具有较好的电磁波吸收性能，最小反射损耗位于14.3 GHz，约为-85 dB，反射损耗小于-10 dB的有效带宽从8.2 GHz增加到18 GHz，覆盖了部分X波段和整个K u 波段。
实施例3
(1) 将直径4～10 μm，长度1～3 mm，质量分数为80%的Ni0.5Zn0.5Fe2O4/ SrFe12O19复合纤维和石蜡混合均匀，涂覆在铜板表面，形成厚度为1.8 mm的底层结构；
(2) 将直径8～10 μm，长度3～5 mm，质量分数为70%的FeNi合金纤维和石蜡混合均匀，涂覆在Ni0.5Zn0.5Fe2O4/ SrFe12O19复合纤维涂层表面，形成厚度为0.5 mm的夹芯层；
(3) 将直径7～10 μm，长度1～3 mm，质量分数为40%的Ni0.5Zn0.5Fe2O4/ SrFe12O19复合纤维和石蜡混合均匀，涂覆在FeNi合金纤维涂层表面，形成厚度为0.3 mm的外层结构；
(4) 对所形成的三明治结构微波吸收体通过网络矢量分析仪进行吸波性能检测。
经测试得到：样品具有较好的电磁波吸收性能，最小反射损耗位于16.3 GHz，约为-41.2 dB，反射损耗小于-10 dB的有效带宽覆盖了整个 K u 波段。
为了验证本发明的实施效果，采用下列对比例进一步说明，即将夹芯层磁性金属纤维与外层和底层纤维更换。
对比例1
(1) 将直径4～6 μm，长度3～5 mm，质量分数为50%的Fe纤维和石蜡混合均匀，涂覆在钢板表面，形成厚度为0.9 mm的底层结构；
(2) 将直径3～5 μm，长度5～7 mm，质量分数为67%的Ni0.5Zn0.5Fe2O4体纤维和石蜡混合均匀，涂覆在Fe纤维涂层表面，形成厚度为1.1 mm的夹芯层；
(3) 将直径4～6 μm，长度5～7 mm，质量分数为67%的 SrFe12O19纤维和石蜡混合均匀，涂覆在Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维涂层表面，形成厚度为0.5 mm的外层结构；
(4) 对所形成的三明治结构微波吸收体通过网络矢量分析仪进行吸波性能检测。
经测试得到：样品最小反射损耗位于9.5 GHz，约为-30 dB，反射损耗小于-10 dB的有效带宽仅覆盖了部分X波段，其吸波性能明显低于金属铁纤维作为夹芯层的样品。
对比例2
(1) 将直径6～8 μm，长度1～3 mm，质量分数为60%的Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维和石蜡混合均匀，涂覆在钢板表面，形成厚度为0.4 mm的底层结构；
(2) 将直径6～8 μm，长度3～5 mm，质量分数为60%的SrFe12O19纤维和石蜡混合均匀，涂覆在Ni0.5Zn0.5Fe2O4纤维涂层表面，形成厚度为0.5 mm的夹芯层；
(3) 将直径6～8 μm，长度3～5 mm，质量分数50%的Fe纤维和石蜡混合均匀，涂覆在SrFe12O19纤维涂层表面，形成厚度为1.6 mm的外层结构；
(4) 对所形成的三明治结构微波吸收体通过网络矢量分析仪进行吸波性能检测。
经测试得到：样品的最小反射损耗约为-10 dB，与实施例1，2和3相比，该样品吸波性能明显低于以铁氧体纤维涂层作为底层和外层，高磁导率金属纤维为夹芯层的三明治结构微波吸收体样品。
Claims (3)
1. 一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体，其特征在于：该吸收体依照在金属目标物表面涂覆顺序设为底层、夹芯层和外层，其特征在于：底层由铁氧体纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，夹芯层由高磁导率金属纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，外层由铁氧体纤维和粘结剂的混合物涂覆而成，三层总厚度为2mm；
底层所用铁氧体纤维为直径2～4 μm，长度3~5 mm的SrFe
12
O
19
纤维，质量含量为67%，其余为粘结剂；
夹芯层金属纤维为2～4 μm，长度3~5 mm的金属铁纤维，质量含量为50%，其余为粘结剂；
外层所用铁氧体纤维为直径2～4 μm，长度3~5 mm的Ni
0.5
Zn
0.5
Fe
2
O
4
纤维，质量含量为67%，其余为粘结剂。
2.如权利要求1所述的一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体，其特征在于：所述粘结剂为石蜡、环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯和聚醚酮中一种。
3. 如权利要求2所述的一种以磁性纤维为吸收剂的三明治结构微波吸收体，其特征在于：所述粘结剂为石蜡或环氧树脂中一种。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101545159A (zh) * | 2009-05-04 | 2009-09-30 | 南京航空航天大学 | 一种稀土掺杂尖晶石铁氧体/掺铝氧化锌复合纤维及其制备方法 |
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| double-layer microwave absorber of nanocrystalline strontium ferrite and iron mirofibers;Wei Chun-Yu etc;《Chin. Phys. B》;20120130;第28101-2到028101-6页，表1 * |
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