CN112744870A - 一种三氧化二铝-羰基铁微球吸波剂及其制备方法 - Google Patents

一种三氧化二铝-羰基铁微球吸波剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Al2O3‑羰基铁微球吸波剂，由羰基铁微球和包覆于所述羰基铁微球表面的Al2O3组成，所述羰基铁微球表面具有多孔结构。本申请还提供了一种Al2O3‑羰基铁微球吸波剂的制备方法。在制备Al2O3‑羰基铁微球吸波剂的过程中，本申请首先将羰基铁微球进行多孔化处理，然后进行Al2O3纳米层表面包覆，制备了一种新型的Al2O3‑羰基铁微球吸波剂。本申请提供的Al2O3‑多孔羰基铁微球吸波剂独特的多孔及核壳结构极大降低了羰基铁微球的密度，该吸波剂耐高温和抗氧化特性优异，在保持磁导率基本不变的前提下可降低介电常数、提高阻抗匹配、改善吸波效能，还可改善与基体的相容性，提高界面结合力。

Description

一种三氧化二铝-羰基铁微球吸波剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸波剂技术领域，尤其涉及一种Al2O3-羰基铁微球吸波剂及其制备方法。
背景技术
随着电子信息及军事力量的快速发展，武器装备在使用过程中飞行速度越来越快，蒙皮等特殊部位与空气摩擦产生大量热量，为了达到隐身效果，吸波材料要求具有耐高温和抗氧化的性能，但是目前国内研究的吸波材料大多是常温吸波材料。为了实现吸波材料的耐高温和抗氧化，吸波剂的制备显得至关重要。
羰基铁微球是最重要的电磁波吸收剂材料，具有价格低廉、制取容易、工业化产量大、质量稳定、磁饱和强度高、磁导率较高、磁导率实部高、虚部频散特性好以及在低匹配厚度下可以实现高的吸波性能等优点，除此之外，羰基铁微球的居里温度为770℃，说明它有可能应用于高温。但羰基铁微球本身密度大，抗氧化及耐腐蚀能力差，介电常数较高，阻抗匹配性差等因素限制了其在更广泛领域的应用。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种密度较小的Al2O3-羰基铁微球吸波剂，该吸波剂耐高温和抗氧化特性优异，在保持磁导率基本不变的前提下可降低介电常数、提高阻抗匹配、改善吸波效能，还可改善与基体的相容性，提高界面结合力。
有鉴于此，本申请提供了一种Al2O3-羰基铁微球吸波剂，由羰基铁微球和包覆于所述羰基铁微球表面的Al2O3组成，所述羰基铁微球表面具有多孔结构。
优选的，所述羰基铁微球的粒径为2～20μm；所述Al2O3-羰基铁微球吸波剂的振实密度为2.5～4.05g/cm3。
本申请还提供了所述的Al2O3-羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括以下步骤：
A)将羰基铁微球在酸液中进行预处理，真空干燥后得到表面具有钝化膜的羰基铁微球；
B)将步骤A)得到的羰基铁微球与三氯化铁溶液反应，得到多孔羰基铁微球；
C)将所述多孔羰基铁微球进行酸洗，真空干燥后得到表面不具有钝化膜的羰基铁微球；
D)将步骤C)得到的羰基铁微球与铝源反应后真空干燥，得到Al2O3-羰基铁微球吸波剂。
优选的，所述步骤A)和步骤C)中的酸液均为pH为1～4的稀盐酸。
优选的，步骤A)中，所述羰基铁微球为1～4重量份，所述稀盐酸为20～50重量份。
优选的，步骤B)中，所述步骤A)得到的羰基铁微球为1～4重量份，所述三氯化铁溶液为60～140重量份，所述三氯化铁溶液的浓度为0.1～0.3mol/L。
优选的，所述步骤D)具体为：
将步骤C)得到的羰基铁微球与去离子水混合后加入铝源，再用酸液调整pH至6～9，反应后真空干燥。
优选的，所述步骤C)得到的羰基铁微球为1～8重量份，所述去离子水为30～80重量份，所述铝源为5～30重量份，所述铝源的浓度为1.0～3.0mol/L，所述酸液的浓度为0.1～0.4mol/L。
优选的，所述酸液为盐酸或柠檬酸，所述铝源为偏铝酸钠。
优选的，步骤A)中，所述真空干燥的温度为30～60℃，时间为20～50min；步骤C)中，所述真空干燥的温度为40～80℃，时间为20～50min；步骤D)中，所述真空干燥的温度为60～80℃，时间为12～24h。
本申请提供了一种Al2O3-羰基铁微球吸波剂，其由羰基铁微球和包覆于所述羰基铁微球表面的Al2O3组成，所述羰基铁微球表面具有多孔结构。本申请提供的Al2O3-羰基铁微球吸波剂从根本上解决了羰基铁微球密度大的问题，其多孔核壳结构可提高电磁波在颗粒多孔内和核壳间的多重反射损耗，提高其磁导率和介电常数，显著提高吸波剂的吸收效能；通过与Al2O3的包覆匹配，保持磁导率基本不变的前提下有效的降低介电常数，提高阻抗匹配，显著提高带宽；吸波剂表面致密的Al2O3纳米壳层具有密度较小、熔点高、抗氧化性好、硬度高、强度高、耐磨损及绝缘性优异等特点，可显著提高羰基铁微球的抗氧化性，改善热稳定性，加工稳定性，以及改善吸波剂在基体中的分散性和均匀性。
附图说明
图1为本发明制备Al2O3-羰基铁微球吸波剂的反应示意图；
图2为本发明实施例1步骤1制备的多孔羰基铁粉微粉的SEM照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于羰基铁微球密度大而影响其作为吸波剂的应用，本申请提供了一种Al2O3-羰基铁微球吸波剂及其制备方法，本申请提供的多孔羰基铁微球表面包覆一层Al2O3纳米抗氧化薄膜，意图解决羰基铁微球抗氧化能力差、密度大、介电常数高、频散特性差等一系列问题。
本申请提供的Al2O3-羰基铁微球吸波剂独特的多孔及核壳结构极大降低了羰基铁微球的密度，并提高了电磁波在颗粒内的多重反射损耗，改善吸波性能；Al2O3由于具有密度较小、熔点高、抗氧化性好、硬度高、强度高、耐磨损及绝缘性优异等特点，可用于避免核心颗粒进一步氧化和降低涡流损耗；在羰基铁微球表面形成的致密Al2O3纳米壳层可显著提高羰基铁微球的抗氧化性，改善热稳定性，并在保持磁导率基本不变的前提下降低介电常数，提高其阻抗匹配；Al2O3包覆层可嵌入多孔羰基铁微球的孔内，可进一步增加反射面积和损耗，且提高Al2O3包覆层与羰基铁微球之间的界面结合力，此外Al2O3特有的纳米壳表面含有大量羟基，有利于胶粘剂高分子链的浸渗，能改善吸收剂与基体的相容性，提高与树脂基体的界面结合力。
具体的，首先，本申请提供了一种Al2O3-羰基铁微球吸波剂，由羰基铁微球和包覆于所述羰基铁微球表面的Al2O3组成，所述羰基铁微球表面具有多孔结构。
本发明所述Al2O3-羰基铁微球吸波剂中的核心羰基铁微球为本领域技术人员熟知的羰基铁微球，对其制备方法本申请没有特别的限制；所述羰基铁微球的粒径为2～20μm，本发明所述羰基铁微球的表面具有多孔结构，该多孔结构可以降低Al2O3-羰基铁微球吸波剂的密度。所述Al2O3-羰基铁微球吸波剂中的Al2O3包覆层，其厚度为纳米到微米级不等。Al2O3包覆层较薄，介电常数降低不明显，阻抗匹配效果差；Al2O3包覆层太厚，会大大降低磁导率，降低粉体吸收效能；随着Al2O3包覆层加厚，粉体的抗氧化能力提升明显。通过验证发现，包覆层厚度在1um左右时其在磁导率保持不变的情况下，介电常数下降明显，可显著提高其阻抗匹配和吸收效能。
本申请还提供了所述Al2O3-羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括以下步骤：
A)将羰基铁微球在酸液中进行预处理，真空干燥后得到表面具有钝化膜的羰基铁微球；
B)将步骤A)得到的羰基铁微球与三氯化铁溶液反应，得到多孔羰基铁微球；
C)将所述多孔羰基铁微球进行酸洗，真空干燥后得到表面不具有钝化膜的羰基铁微球；
D)将步骤C)得到的羰基铁微球与铝源反应后真空干燥，得到Al2O3-羰基铁微球吸波剂。
在上述制备Al2O3-羰基铁微球吸波剂的过程中，本申请首先将羰基铁微球在酸液中进行预处理，真空干燥后得到表面具有钝化膜的碳基铁微球；为了减少杂质的引入，本申请在羰基铁微球进行预处理时优选采用pH为1～4的稀盐酸进行，以使羰基铁微球表面出现一层钝化膜，且表面部分出现少量坑状结构。所述羰基铁微球的含量为1～4重量份，所述稀盐酸的用量为20～50重量份；所述稀盐酸太少不容易形成完整的钝化膜，不利于后续反应的形成，不容易形成凹坑；所述稀盐酸过多，钝化膜太厚，使后续反应时间过长，形成凹坑过多、过大，损坏粉体的磁导率。所述羰基铁微球表面预处理的过程具体为：
将羰基铁微球与稀盐酸超声处理3～8min，采用磁铁分离羰基铁微球和稀盐酸，再分别采用去离子水和无水乙醇清洗两次，于30～60℃下真空干燥20～50min。
羰基铁微球进行预处理之后，则将其进行多孔化处理，即将上述得到的羰基铁微球与三氯化铁溶液反应，得到多孔羰基铁微球。在表面预处理的羰基铁微球与三氯化铁混合之后，在Cl-的辅助作用下钝化膜被破坏，微球表面形成裸露的羰基铁为反应核，成核后的羰基铁作为负极和核外的钝化层作为正极形成原电池发生反应生成Fe2+，并逐渐形成多孔状结构；孔中Fe2+浓度随着反应继续升高，为了保持电荷平衡，溶液中的Cl-迁移到孔内，孔中高浓度的Fe2+与Cl-使FeCl2水解，降低pH，更加有助于溶液反应的进行；反应一段时候后多孔表面覆盖着具有多孔结构的膜，这种结构便于阴阳离子进出，形成表面具有少量腐蚀物和钝化层的多孔状羰基铁。在上述过程中，表面预处理的羰基铁微球的含量为1～4重量份，三氯化铁溶液的含量为60～140重量份，浓度为0.1～0.3mol/L；所述三氯化铁浓度太小，钝化膜不容易被破坏，后续的反应进行较慢，最终不太容易形成凹坑；浓度太大，则反应速度加快，形成凹坑过多、过大，造成磁导率严重降低。上述得到多孔羰基铁微球的过程具体为：将预处理后的羰基铁微球与三氯化铁溶液混合，超声搅拌8～25min。
本申请然后将上述得到的多孔羰基铁微球进行酸洗，真空干燥后即得到表面不具有钝化膜的羰基铁微球。该羰基铁微球多孔结构极大降低了羰基铁微球的密度，并提高了电磁波在颗粒内的多重反射损耗，改善吸波性能。为了不引入杂质，所述酸洗的酸液在实施例中选自为稀盐酸，经过稀盐酸酸洗后，清洗掉附着多孔羰基铁微球表面少量的腐蚀物和钝化膜，可获得表面不具有钝化膜的羰基铁微球。上述酸洗的过程具体为：向多孔羰基铁微球沉淀中加入pH为1～4的稀盐酸进行酸洗，将混合液体倒出，再加入蒸馏水，超声清洗，重复上述操作三次；加入无水乙醇，重复上述操作醇洗三次；最后将剩余多孔羰基铁微球放入真空干燥设备在40～80℃下真空干燥20～50min。
本申请最后在羰基铁微球表面包覆Al2O3，即将上述处理得到的多孔羰基铁微球与铝源反应后真空干燥，得到Al2O3-羰基铁微球吸波剂。上述步骤中表面不具有钝化膜的羰基铁微球由于表面具有粗糙表面、且具有微孔，增大了羰基铁微球的表面活性，更有利于吸附铝源。所述铝源在具体实施例中选自偏铝酸钠。上述过程具体为：将多孔羰基铁微球与去离子水混合后加入铝源，再用酸液调整pH至6～9，反应后真空干燥。所述多孔羰基铁微球的用量为1～8重量份，所述去离子水的用量为30～80重量份，所述偏铝酸钠溶液的用量为5～30重量份，所述偏铝酸钠溶液的浓度为1.0～3.0mol/L；所述偏铝酸钠浓度太小，铝源供应不足，形成的Al2O3颗粒较小，包覆层较薄且不完整，介电常数降低不明显，阻抗匹配效果差；所述偏铝酸钠浓度太大，形成的Al2O3颗粒较大，包覆层较厚，会大大降低磁导率，降低粉体吸收效能。上述真空干燥的温度为60～80℃，时间为12～24h。如图1所示，图1为本申请制备Al2O3-羰基铁微球吸波剂的反应示意图。
本申请在制备Al2O3-羰基铁微球吸波剂的过程中，首先将羰基铁微球进行多孔化处理，然后进行Al2O3纳米层表面包覆，制备了一种新型的Al2O3-羰基铁微球吸波剂。Al2O3-多孔羰基铁微球吸波剂独特的多孔及核壳结构极大降低了羰基铁微球的密度，并提高电磁波了在颗粒内的多重反射损耗，改善吸波性能；表面包覆的致密Al2O3纳米壳层可显著提高羰基铁微球的抗氧化性，并在保持磁导率基本不变的前提下降低介电常数，提高其阻抗匹配；Al2O3包覆层可嵌入多孔羰基铁微球的孔内，可进一步增加反射面积和损耗，且提高Al2O3包覆层与羰基铁微球之间的界面结合力，此外Al2O3特有的纳米壳表面含有大量羟基，有利于胶粘剂高分子链的浸渗，能改善吸收剂与基体的相容性，提高与树脂基体的界面结合力。
最终保证了本申请制备的Al2O3-羰基铁微球吸波剂具有密度小、抗氧化能力强、介电常数低、频散特性高、阻抗匹配及吸收能力强的效果；另外，此工艺方法和设备简单，反应周期短，无污染且易于控制其结构和性能。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的Al2O3-羰基铁微球吸波剂及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
一种新型Al2O3/多孔羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括如下两大步骤：
1、多孔羰基铁微球的制备
1.1羰基铁表面的预处理
称取4份2～20μm粒径的羰基铁微球置于烧杯中，加入pH为4的稀盐酸20份，将烧杯进行超声3min，用磁铁分离羰基铁微球和稀酸，之后分别用去离子水和无水乙醇清洗两次，放入真空干燥装置在40℃下真空干燥30min；
1.2羰基铁微球的多孔化
称取4份表面预处理后的羰基铁微球至于烧杯中，加入三氯化铁溶液60份，浓度为0.1mol/L，超声处理8min，使羰基铁微球和溶液充分反应；
1.3多孔羰基铁微球的处理及清洗
使用磁铁从外部贴合烧杯底部，使羰基铁微球吸附于烧杯底部，得到沉淀粉体和透明溶液，向沉淀中加入pH为4的稀盐酸进行酸洗，将混合液体倒出，向烧杯中加入蒸馏水，超声清洗，重复上述操作三次。加入无水乙醇，重复上述操作醇洗三次；最后将剩余多孔羰基铁微球放入真空干燥设备在60℃下真空干燥40min，得到多孔羰基铁微球；图2为本实施例步骤1制备的多孔羰基铁粉微粉的SEM照片；
2、Al2O3/多孔羰基铁粉的制备
将8份的多孔羰基铁微球和80份去离子在分散机中均匀搅拌30min，向烧杯分散液中滴入5份浓度为1.0mol/L的偏铝酸钠溶液，之后用0.1mol/L的盐酸(柠檬酸)缓慢调节溶液的pH值到6，再继续搅拌10h，过滤和洗涤后收集固体并在80℃真空干燥18h，得到Al2O3包覆的多孔羰基铁微球核壳吸波剂。
实施例2
一种新型Al2O3/多孔羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括如下两大步骤：
1、多孔羰基铁微球的制备
1.1羰基铁表面的预处理
称取2份2～20μm粒径的羰基铁微球置于烧杯中，加入pH为2的稀盐酸30份，将烧杯进行超声5min，用磁铁分离羰基铁微球和稀酸，之后分别用去离子水和无水乙醇清洗两次，放入真空干燥装置在40℃下真空干燥30min；
1.2羰基铁微球的多孔化
称取2份表面预处理后的羰基铁微球至于烧杯中，加入三氯化铁溶液80份，浓度为0.1mol/L，超声处理10min，使羰基铁微球和溶液充分反应；
1.3多孔羰基铁微球的处理及清洗
使用磁铁从外部贴合烧杯底部，使羰基铁微球吸附于烧杯底部，得到沉淀粉体和透明溶液，向沉淀中加入pH为2的稀盐酸进行酸洗，将混合液体倒出，向烧杯中加入蒸馏水，超声清洗，重复上述操作三次，加入无水乙醇，重复上述操作醇洗三次；最后将剩余多孔羰基铁微球放入真空干燥设备在60℃下真空干燥40min，得到多孔羰基铁微球；
2、Al2O3/多孔羰基铁微球的制备
将6份的多孔羰基铁微球和60份去离子在分散机中均匀搅拌40min，向烧杯分散液中滴入10份浓度为1.0mol/L的偏铝酸钠溶液，之后用0.1mol/L的盐酸(柠檬酸)缓慢调节溶液的pH值到7，再继续搅拌15h，过滤和洗涤后收集固体并在80℃真空干燥18h，得到Al2O3包覆的多孔羰基铁微球核壳吸波剂。
实施例3
一种新型Al2O3/多孔羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括如下两大步骤：
1、多孔羰基铁微球的制备
1.1羰基铁表面的预处理
称取1份2～20μm粒径的羰基铁微球置于烧杯中，加入pH为1.5的稀盐酸30份，将烧杯进行超声5min，用磁铁分离羰基铁微球和稀酸，分别用去离子水和无水乙醇清洗两次，之后放入真空干燥装置在40℃下真空干燥30min；
1.2羰基铁微球的多孔化
称取1份表面预处理后的羰基铁微球至于烧杯中，加入三氯化铁溶液100份，浓度为0.18mol/L，超声处理12min，使羰基铁微球和溶液充分反应；
1.3多孔羰基铁微球的处理及清洗
使用磁铁从外部贴合烧杯底部，使羰基铁微球吸附于烧杯底部，得到沉淀粉体和透明溶液，向沉淀中加入pH为2稀盐酸进行酸洗，将混合液体倒出，并向烧杯中加入蒸馏水，超声清洗，重复上述操作三次；加入无水乙醇，重复上述操作醇洗三次；最后将剩余多孔羰基铁微球放入真空干燥设备在60℃下真空干燥40min，得到多孔羰基铁微球；
2、Al2O3/多孔羰基铁微球的制备
将4份的多孔羰基铁微球和50份去离子在分散机中均匀搅拌40min，向烧杯分散液中滴入15份浓度为1.0mol/L的偏铝酸钠溶液，之后用0.1mol/L的盐酸(柠檬酸)缓慢调节溶液的pH值到8，再继续搅拌18h，过滤和洗涤后收集固体并在80℃真空干燥18h，得到Al2O3包覆的多孔羰基铁微球核壳吸波剂。
实施例4
一种新型Al2O3/多孔羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括如下两大步骤：
1、多孔羰基铁微球的制备
1.1羰基铁表面的预处理
称取1份2～20μm粒径的羰基铁微球置于烧杯中，加入pH为1.5的稀盐酸40份，将烧杯进行超声8min，用磁铁分离羰基铁微球和稀酸，之后分别用去离子水和无水乙醇清洗两次，放入真空干燥装置在40℃下真空干燥30min；
1.2羰基铁微球的多孔化
称取1份表面预处理后的羰基铁微球至于烧杯中，加入三氯化铁溶液120份，浓度为0.3mol/L，超声处理20min，使羰基铁微球和溶液充分反应；
1.3多孔羰基铁微球的处理及清洗
使用磁铁从外部贴合烧杯底部，使羰基铁微球吸附于烧杯底部，得到沉淀粉体和透明溶液，向沉淀中加入pH为2的稀盐酸进行酸洗，将混合液体倒出，向烧杯中加入蒸馏水，超声清洗，重复上述操作三次，加入无水乙醇，重复上述操作醇洗三次，最后将剩余多孔羰基铁微球放入真空干燥设备在60℃下真空干燥40min，得到多孔羰基铁微球。
2、Al2O3/多孔羰基铁微球的制备
将2份的多孔羰基铁微球和50份去离子在分散机中均匀搅拌60min，向烧杯分散液中滴入20份浓度为2mol/L的偏铝酸钠溶液，之后用0.2mol/L的盐酸(柠檬酸)缓慢调节溶液的pH值到8，再继续搅拌20h，过滤和洗涤后收集固体并在80℃真空干燥18h，得到Al2O3包覆的多孔羰基铁微球核壳吸波剂。
实施例5
一种新型Al2O3/多孔羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括如下两大步骤：
1、多孔羰基铁微球的制备
1.1羰基铁表面的预处理
称取1份2～20μm粒径的羰基铁微球置于烧杯中，加入pH为1的稀盐酸50份，将烧杯进行超声8min，用磁铁分离羰基铁微球和稀酸，之后分别用去离子水和无水乙醇清洗两次，放入真空干燥装置在40℃下真空干燥30min；
1.2羰基铁微球的多孔化
称取1份表面预处理后的羰基铁微球至于烧杯中，加入三氯化铁溶液140份，浓度为0.3mol/L，超声处理25min，使羰基铁微球和溶液充分反应；
1.3多孔羰基铁微球的处理及清洗
使用磁铁从外部贴合烧杯底部，使羰基铁微球吸附于烧杯底部，得到沉淀粉体和透明溶液，向沉淀中加入pH为1的稀盐酸进行酸洗，将混合液体倒出，向烧杯中加入蒸馏水，超声清洗，重复上述操作三次，加入无水乙醇，重复上述操作醇洗三次；最后将剩余多孔羰基铁微球放入真空干燥设备在60℃下真空干燥40min，得到多孔羰基铁微球；
2、Al2O3/多孔羰基铁微球的制备
将1份的多孔羰基铁微球和30份去离子在分散机中均匀搅拌80min，向烧杯分散液中滴入30份浓度为3.0mol/L的偏铝酸钠溶液，之后用0.4mol/L的盐酸(柠檬酸)缓慢调节溶液的pH值到9，再继续搅拌24h，过滤和洗涤后收集固体并在80℃真空干燥18h，得到Al2O3包覆的多孔羰基铁微球核壳吸波剂。
上述实施例制备的Al2O3包覆的多孔羰基铁微球核壳吸波剂的Al2O3包覆层厚度与搅拌速度、偏铝酸钠浓度及pH都有很大关系；搅拌速度越快、偏铝酸钠浓度越大、pH值越大，形成的Al2O3颗粒越大，形成的包覆层越厚；即实施例1～实施例5中的包覆层的厚度从纳米到微米级不等，且厚度逐渐增加，实施例3中的包覆层厚度在0.5～1μm时其磁导率基本保持不变，介电常数下降明显，可显著提高其阻抗匹配和吸收效能。
对比例1
对比案例为2～20μm粒径的羰基铁微球。
对比例2
一种Al2O3/羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括如下两大步骤：
Al2O3/羰基铁微球的制备
将4份2～20μm粒径的羰基铁微球和50份去离子在分散机中均匀搅拌40min，向烧杯分散液中滴入15份浓度为1.0mol/L的偏铝酸钠溶液，之后用0.1mol/L的盐酸(柠檬酸)缓慢调节溶液的pH值到8,再继续搅拌18h,过滤和洗涤后收集固体并在80℃真空干燥18h,得到Al2O3包覆的羰基铁微球核壳吸波剂。
将实施例和对比例中的制备的吸波剂和原始2～20μm粒径羰基铁微球分别制备80％的同轴样品并进行测试，主要步骤是：首先将粉体按照8:2的比例分别与石蜡混合，放入在65℃的高温烘箱中加热10min，之后迅速拿出混合搅拌均匀，制成粘稠状固体填充到同轴圆环模具中(模具外径7mm，内径3.04mm)，分别制备得到1～2mm厚的样品，再采用网络矢量分析仪分别测得复介电常数和复磁导率，然后根据电磁场传输线理论通过matlab仿真计算出测试样品在厚度2.5mm时的反射损耗随频率变化曲线。用密度仪测量实施例和对比例中制备得到粉体和原始羰基铁微球的振实密度；将实施例和对比例制备得到粉体和原始羰基铁微球分别放在450℃下观察粉体状况，之后制备80％的同轴样品并进行测试，仿真反射结果，测试结果如表1所示。
表1实施例与对比例制备的羰基铁微球的性能数据表
Figure BDA0002253900880000121
Figure BDA0002253900880000131
通过实施例、对比例和原始粉体测试发现：多孔羰基铁微球能明显降低粉体密度；而且随着Al2O3包覆层厚度增加，Al2O3-羰基铁微球吸波剂的介电常数及磁导率相应降低，在实施例3中介电常数明显降低的同时能保证磁导率不变，这种情况下吸收性能得到很大的提升，再随着Al2O3包覆层厚度增加，磁导率下降明显导致吸收性能和带宽下降明显；Al2O3包覆层较少时粉体很容易氧化甚至燃烧，随着Al2O3包覆层加厚，粉体的抗氧化能力提升明显，此方案中制备得到的吸波剂粉体的吸波性能比原始羰基铁微球的密度大大下降，介电常数下降，磁导率、波峰值强度和频宽都有了显著的提高。在经过450℃的处理之后发现，原始羰基铁微球和实施例、对比例中的粉体表面和吸收性能分别发生了不同程度的变化，有效验证了表面包覆的Al2O3能明显提高粉体表面的抗氧化性，且实施例3中制备的Al2O3-多孔羰基铁微球吸波剂在450℃下处理的电磁参数和吸收性能无太大变化。
本发明中实施例制备的Al2O3/多孔羰基铁微球性能与羰基铁粉微孔大小和Al2O3包覆层有很大关系；实施例1～实施例5中的稀盐酸以及三氯化铁的浓度逐渐加大，若浓度过低则形成的羰基铁粉微孔太小，密度没有明显降低，电磁波在孔间的多次反射不明显，吸收效能不理想；浓度过大羰基铁粉微孔太大，会严重影响铁粉的磁导率。此外实施例3中的包覆层厚度在0.5～1μm，包覆层适中，介电常数降低明显；偏铝酸钠的浓度、pH值以及搅拌时间均会影响包覆层的厚度，包覆层的厚度过小且不连续，则制备的Al2O3/多孔羰基铁微球的介电常数降低不明显，阻抗匹配效果太差，包覆层厚太厚则会严重影响磁导率，降低吸收效能和带宽。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种Al2O3-羰基铁微球吸波剂，由羰基铁微球和包覆于所述羰基铁微球表面的Al2O3组成，所述羰基铁微球表面具有多孔结构。
2.根据权利要求1所述的Al2O3-羰基铁微球吸波剂，其特征在于，所述羰基铁微球的粒径为2～20μm；所述Al2O3-羰基铁微球吸波剂的振实密度为2.5～4.05g/cm3。
3.权利要求1所述的Al2O3-羰基铁微球吸波剂的制备方法，包括以下步骤：
A)将羰基铁微球在酸液中进行预处理，真空干燥后得到表面具有钝化膜的羰基铁微球；
B)将步骤A)得到的羰基铁微球与三氯化铁溶液反应，得到多孔羰基铁微球；
C)将所述多孔羰基铁微球进行酸洗，真空干燥后得到表面不具有钝化膜的羰基铁微球；
D)将步骤C)得到的羰基铁微球与铝源反应后真空干燥，得到Al2O3-羰基铁微球吸波剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)和步骤C)中的酸液均为pH为1～4的稀盐酸。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述羰基铁微球为1～4重量份，所述稀盐酸为20～50重量份。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述步骤A)得到的羰基铁微球为1～4重量份，所述三氯化铁溶液为60～140重量份，所述三氯化铁溶液的浓度为0.1～0.3mol/L。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D)具体为：
将步骤C)得到的羰基铁微球与去离子水混合后加入铝源，再用酸液调整pH至6～9，反应后真空干燥。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C)得到的羰基铁微球为1～8重量份，所述去离子水为30～80重量份，所述铝源为5～30重量份，所述铝源的浓度为1.0～3.0mol/L，所述酸液的浓度为0.1～0.4mol/L。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述酸液为盐酸或柠檬酸，所述铝源为偏铝酸钠。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述真空干燥的温度为30～60℃，时间为20～50min；步骤C)中，所述真空干燥的温度为40～80℃，时间为20～50min；步骤D)中，所述真空干燥的温度为60～80℃，时间为12～24h。
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