CN107135637A - 一种基于包覆型复合材料的吸波贴片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微波吸收及应用领域，具体涉及一种具有包覆型复合材料吸波贴片及其制备方法。本发明以磁性金属材料为内核材料，外层包覆介电材料制备而成的具有包覆型微波吸收材料，并将材料与聚酯胶黏剂混合涂刷于双面胶带，形成吸波贴片。所述磁性金属材料是Fe、Co、Ni及其合金中的任一种或几种；所述介电材料是SiO2、SiC及金属氧化物等介电材料中的任一种；所述聚酯胶黏剂包括聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯中任一种。本发明所制备的包覆型复合材料吸波贴片，具有制备工艺简单、成本低、绿色环保、易于规模化生产等优点。该材料在高频电子设备、防电磁污染、电磁屏蔽等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种基于包覆型复合材料的吸波贴片及其制备方法
技术领域
本发明属于电磁波吸收及应用领域，涉及一种基于包覆型复合材料的吸波贴片及其制备方法。
背景技术
随着社会的电气化信息化，各种高频电子通讯器件得到了广泛应用。在此同时，由于电子器件高频化以及高频通讯技术的应用，电磁波不可避免的成为了当今社会的主要污染源。由于电磁波之间相互存在干扰以及混杂，同时对人类的健康问题也提出了挑战，近几年，电磁波吸收材料作为一种解决电磁波干扰以及污染的材料在军事以及民生领域得到了广泛的研究和发展。
常见的电磁波吸收器可以分为两种类型：一种类型为在千兆赫兹频带(KHz, MHz)中具有高磁导率(μ)的磁性材料，例如铁，镍，钴等铁磁性材料及其相关复合材料，由于这些磁性材料的高饱和磁化强度，所以在千兆赫兹表现出良好的电磁波吸收性能。另一种类型为具有高介电常数的介电材料，例如依靠电子，分子或表面极化来衰减电磁波(EM Wave)的多壁碳纳米管(MWCNT)，石墨类材料和金属氧化物例如ZnO等。在介电材料中，一方面，由于碳化硅(SiC)具有良好的抗氧化性，低密度和化学惰性，因此是优异的电磁波吸收材料。另一方面，良好的电磁波吸收性能通常是利用材料的相对介电常数和磁导率之间合适的阻抗匹配实现的。但是，仅仅依靠单一的介电损耗或者磁损耗材料是很难实现吸波材料的阻抗匹配。目前，对于电磁波吸收亟待解决的问题是实现所选材料之间的阻抗匹配，扩大其吸收频带宽度。因此，将介电材料和磁性材料复合来改善磁导率和介电常数之间的平衡，从而提高电磁波吸收性能是目前电磁波吸收领域所普遍采用的方式方法。例如，专利201310702497.7给出了涂层型二茂铁高分子磁体一半导体配合物复合吸波材料及制备方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于包覆型复合材料的吸波贴片及其制备方法，其中在惰性气氛下使用加热搅拌的方法制备出核壳型包覆结构材料，并通过物理粘结的作用涂覆于双面胶热塑弹性体等的复合基底上，形成一种微波吸收贴片。同时，可以通过改变磁性材料和介电材料的摩尔比来实现吸波性能的调控。
本发明实现上述包覆型微波吸收贴片的技术方案如下：
一种基于包覆型复合材料的吸波贴片，该吸波贴片包括包覆型复合粉体的涂层和热塑弹性体的基底层，涂层和基底之间通过带有弹性的粘接层固定；所述包覆型复合粉体由磁性金属材料包覆介电材料而成，所述的磁性金属材料的平均粒径为 0.5μm～100μm；介电材料的平均粒径为0.5μm～100μm；磁性金属材料与介电材料的摩尔比例为1：0.5～4；包覆型复合粉体通过与胶黏剂混合形成包覆型复合粉体涂层，涂层厚度为100μm～5000μm。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下优选。
进一步，所述磁性金属材料是Fe、Co、Ni中的一种或多种。
进一步，所述介电材料是SiO2、SiC、氧化石墨及金属氧化物中的任一种。
进一步，所述胶黏剂为聚醋酸乙烯酯或者聚丙烯酸酯。
进一步，所述粘接层为双面胶体。
进一步，所述吸波贴片为了得到更好的力学性能和吸波性能，可以增加贴片的厚度。
本发明还提供了一种实现上述吸波器件的制备方法：
步骤一：将所选取的磁性金属材料与介电材料按摩尔比为1：0.5～4混合形成预制材料；
步骤二：在惰性气氛下，将预制材料进行加热搅拌制成包覆型复合粉体；制备所需加热温度为300K～800K，搅拌转速为50r/min～750r/min，加热时间为1 h～5h；
步骤三：将胶黏剂、水和冷却后的包覆型复合粉体按照比例1:1:1，混合均匀，形成包覆型复合粉体涂层材料；
步骤四：将包覆型复合粉体涂层材料采用机械涂刷的方式涂刷在粘有双面胶体的热塑弹性体上，制得吸波贴片。
在300K，转速50r/min,加热时间1h时，在SEM下可以看到包覆效果，且回波损耗值达到-15dB；当达到800K，750r/min时，包覆效果趋于更好，且回波损耗趋于平稳。
本发明的有益效果为，本发明提供的一种基于核壳型包覆材料的吸波贴片与目前其他吸波贴片相比，不但应用广泛；同时，该吸波贴片具有高频吸收性能好、使用轻便、耐磨损、工艺简单、成本低等优点。
附图说明
图1为本发明方法中(a)复合型吸波贴片以及(b)包覆结构粉体的示意图；
图中：100吸波贴片；101涂层；102粘接层；103基底层；104包覆型复合粉体；105介电材料壳层；106磁性金属材料核层。
图2为本发明方法中复合型吸波贴片制备方法流程图；
图3为本发明方法中复合型颗粒所对应的扫描电镜图；
图4为本发明方法中复合型吸波贴片中不同磁性金属与介电材料摩尔比对应的电磁参数响应图(反射)；
图5为发明方法中复合型吸波贴片不同厚度对应的电磁参数响应图(反射)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图和具体实例对本发明的操作过程作进一步详细说明。需说明，此处所描述的具体实例仅用于解释本发明，其中图示为示意性质，并不用于限定本发明的范围。
实施例
图1为本发明方法中复合型吸波贴片的结构示意图。如图1所示，包覆材料的吸波贴片100包括：包覆型复合粉体与粘接剂混合体(涂层)101；粘接层102；基底层103。此实施例中包覆型复合粉体104选用Fe-SiC；其中外部包覆的SiC 壳层105；内部的金属Fe核层106。
所述吸波贴片的涂层101，其厚度为100μm至5000μm。所述下吸波贴片的基底层103所使用的基体材料为热塑弹性体等类似物质。
所述下吸波贴片的涂层101所使用的包覆型复合粉体以金属材料作为内核，外包覆层可为SiC、石墨、金属氧化物等，所述的SiC、石墨、金属氧化物等粒径为0.5μm至100μm，金属粉体尺寸为0.5μm至100μm，复合粉体的比例按照摩尔比可以但不限于如下比例：2:1、1:1、1:2。
所述的吸波贴片100，所述的包覆型粉体在惰性气氛下使用加热搅拌的方法制备；制备所需加热温度为300K至800K，搅拌转速为50r/min至750r/min，加热时间为1h至5h。
同时，本发明提供上述实施例制备方法：
图2所示为复合型吸波贴片制备方法流程图，以下将结合图3说明制备过程：
步骤B101，称量不同比例的SiC和Fe粉末。
按照制备流程，通过计算，分别按一定的摩尔比称量SiC和Fe粉。在本实施例中，结合图3可看到，选取SiC粉末的尺寸为500nm，形状为片形；选取的金属Fe粉为35μm，形状为球形。
步骤B102，加热搅拌制备SiC-Fe复合粉体104。
利用加热搅拌的方法制备SiC-Fe复合粉体。具体实验步骤如下：
(1)将按一定摩尔比称取的SiC和Fe粉混合放入三口烧瓶中；
(2)将三口烧瓶用磁力搅拌器在不同温度条件下加热搅拌，加热时间为2.5h，转速为500r/min，且在氮气条件下进行；
(3)将加热后的粉体104冷却，然后密封保存。
步骤B103，将胶黏剂和温水，按一定比例放入大的离心管中，用涡旋振荡2 min，得到合适浓度的粘结剂；
步骤B104，将制备好的粘结剂和复合粉体，混合均匀形成101；
步骤B105，将混合均匀的粉体101，用机械涂刷方法，将其涂覆在粘接层 102相对于基底层103的另一面上，然后自然干燥。
图4和图5为本发明实施例在矢量网络分析仪上所测试电磁波响应吸收特性曲线。如图4所示，对于同一处理温度420K，同一厚度0.5mm，磁性金属Fe 与SiC按照不同摩尔比例混合2:1、1:1、1:2的吸波贴片在测试时反射损耗峰值达到-20dB以上。如图5所示，对于同一温度420K，同一比例1:1，随着涂层厚度的增加，反射损耗值，先增加后减少。图4和图5表明在同一温度条件下，介电材料和磁性材料的摩尔比和涂覆厚度，对吸波贴片的吸波性都有影响，且本实施例吸波贴片具有与已有吸波体相似的吸波能力。
上述实施实例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，任何不脱离本发明精神和范围的技术方案均应涵盖在本发明的专利申请范围当中。

Claims (10)

1.一种基于包覆型复合材料的吸波贴片，其特征在于，该吸波贴片包括包覆型复合粉体的涂层和热塑弹性体的基底，涂层和基底之间通过粘接层固定；所述包覆型复合粉体由磁性金属材料包覆介电材料而成，所述的磁性金属材料的平均粒径为0.5μm～100μm；介电材料的平均粒径为0.5μm～100μm；磁性金属材料与介电材料的摩尔比例为1：0.5～4；包覆型复合粉体通过与胶黏剂混合形成包覆型复合粉体涂层，涂层厚度为100μm～5000μm。
2.根据权利要求1所述的吸波贴片，其特征在于，所述磁性金属材料是Fe、Co、Ni中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的吸波贴片粉体涂层，其特征在于，所述介电材料是SiO2、SiC、氧化石墨及金属氧化物中的任一种。
4.根据权利要求1或2所述的吸波贴片粉体涂层，其特征在于，所述胶黏剂为聚醋酸乙烯酯或者聚丙烯酸酯。
5.根据权利要求3所述的吸波贴片粉体涂层，其特征在于，所述胶黏剂为聚醋酸乙烯酯或者聚丙烯酸酯。
6.根据权利要求1或2或5所述的吸波贴片粉体涂层，其特征在于，所述粘接层为双面胶体。
7.根据权利要求3所述的吸波贴片粉体涂层，其特征在于，所述粘接层为双面胶体。
8.根据权利要求4所述的吸波贴片粉体涂层，其特征在于，所述粘接层为双面胶体。
9.权利要求1-5所述的任一一种基于包覆型复合材料的吸波贴片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将所选取的磁性金属材料与介电材料按摩尔比为1：0.5～4混合形成预制材料；
步骤二：在惰性气氛下，将预制材料进行加热搅拌制成包覆型复合粉体；制备所需加热温度为300K～800K，搅拌转速为50r/min～750r/min，加热时间为1h～5h；
步骤三：将胶黏剂、水和冷却后的包覆型复合粉体按照比例1:1:1，混合均匀，形成包覆型复合粉体涂层材料；
步骤四：将包覆型复合粉体涂层材料采用机械涂刷的方式涂刷在粘有双面胶体的热塑弹性体上，制得吸波贴片。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤三中利用涡旋振荡器将胶黏剂、水和包覆型复合粉体混合均匀。
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