本发明属于新材料领域,涉及一种铁掺杂sicw吸波材料及其制备方法。
背景技术:
1、以廉价的高含氢硅油为硅源和碳源,在高含氢硅油交联的过程中加入含铁添加材料进行掺杂,再将交联好的粉体与碳纤维混合后高温下制备sic晶须。其结果表明:通过加入还原铁粉和fe3o4的sic晶须,表现出了较好的电磁吸收与损耗性能。当各掺入还原铁粉和fe3o4的含量为0.002摩尔时,制成的晶须同时具备良好的生长情况与吸波性能。
2、本实验的大体流程是先使用高含氢硅油在氯铂酸酒精溶液的催化下,制备烧成sic晶须所需的粉体,并在此过程中将不同种类,不同含量的含铁添加材料掺入其中,然后将碳纤维作为生长sic晶须的基体与制备的粉体混合,在惰性氛围下烧成sic晶须。将制得的晶须进行x射线衍射分析、扫描电子显微镜观察形貌、和利用矢量网络分析仪测试其吸波性能。
技术实现思路
1、一种铁掺杂sicw吸波材料及其制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2、步骤一、先用量筒取20毫升高含氢硅油至于大烧杯中,加入一定量的氯铂酸酒精溶液作为催化剂,磁力搅拌使氯铂酸酒精溶液均匀溶解于高含氢硅油中。然后分别各加入0.001摩尔的二茂铁、fe2o3、还原铁粉和fe3o4四种不同种类的含铁添加材料搅拌均匀,把制得的四种溶液放在120℃的恒温干燥箱中静置交联,待全部交联成固体后,将所制得的固体放入电动打粉机中进行打粉,所制粉体经过40目的标准筛,未过筛的颗粒经过研钵研磨后重新过筛,制得最终粉体。
3、步骤二、把制得的粉体与碳纤维以100∶1的质量比进行称取,将称取好的粉体全部倒入坩埚中,碳纤维剪成合适的尺寸均匀的掺杂在粉体里,设置升温过程为前800℃每分钟4℃,800℃至1600℃每分钟2℃,并在1600℃下保温一小时三十分钟。待冷却至室温后将坩埚取出,并用镊子将生长sic晶须的碳纤维基体与烧成后的包埋粉分离出来。利用研钵将制好的晶须研磨好后,进行x射线衍射分析、扫描电子显微镜观察形貌,利用矢量网络分析仪测试其吸波性能。
4、步骤三、待检测结果出来后选取具有良好吸波性能的含铁添加材料,改变其相同条件下的加入含量为0.001摩尔、0.002摩尔、0.003摩尔、0.004摩尔四种不同配比并设置空白对照组重复上述实验流程。。
5、有益效果:1)当改变不同含铁添加材料掺入时,均可以生成sic晶须,但掺入二茂铁所烧制的sic晶须长度较短,吸波性能上掺入二茂铁和fe2o3烧成的sic晶须阻抗匹配程度不好,折射率较高,其介电损耗能力与磁损耗能力同样不如掺入还原铁粉和fe3o4所烧制的sic晶须。掺入还原铁粉和fe3o4的所烧制的sic晶须表现出较好的阻抗匹配程度,对电磁波吸收低于-10db的有效吸收频宽分别为2.9ghz和5.2ghz。其介电损耗能力和磁损耗能力都明显较强。
6、2)当改变掺入还原铁粉的含量时,掺入量为0.002摩尔的样品对电磁波的吸收与损耗能力高于掺入量为0.001摩尔和0.003摩尔的样品,但低于掺入量为0.004摩尔的样品,掺入量为0.004摩尔的样品,虽然晶须生长情况不好,但是铁氧体存在于si位取代c位的碳纤维的原纤结构中,这种结构本身缺陷多,有利于材料对电磁波的的介电损耗,而且其疏松多孔的结构,可以使电磁波多次反射,有利于铁氧体与原纤结构和sic晶须共同调节材料吸波性能,故掺入还原铁粉量为0.004摩尔的复合材料综合吸波性能最好。
7、3)当改变掺入fe3o4的含量时,掺入fe3o4的sic晶须直径明显比无掺杂的晶须直径大很多,此时的sic晶须头部可以观察到较大的液相,随着掺杂量的增多头部液相的直径增大,而sic晶须最终所生长的长度变小。fe3o4掺入量为0.003与0.004摩尔的样品,晶须头部液滴状结构最大,晶须长度太小,铁氧体存在于大的液滴状结构中,保留了铁氧体本身密度大的缺点。掺入量为0.002摩尔的样品,晶须生长情况较好,铁氧体可以与sic晶须和与原纤结构共同调节复合材料吸波性能,故0.002和0.003摩尔的样品对电磁波吸收与损耗能力相差不多,综合性能较好的材料为掺入量为0.002摩尔所制样品。
1.一种铁掺杂sicw吸波材料及其制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的一种铁掺杂sicw吸波材料及其制备方法,其特征在于,把制得的粉体与碳纤维以100∶1的质量比进行称取,将称取好的粉体全部倒入坩埚中,碳纤维剪成合适的尺寸均匀的掺杂在粉体里,设置升温过程为前800℃每分钟4℃,800℃至1600℃每分钟2℃,并在1600℃下保温一小时三十分钟。待冷却至室温后将坩埚取出,并用镊子将生长sic晶须的碳纤维基体与烧成后的包埋粉分离出来。利用研钵将制好的晶须研磨好后,进行x射线衍射分析、扫描电子显微镜观察形貌,利用矢量网络分析仪测试其吸波性能。
3.如权利要求1所述的一种铁掺杂sicw吸波材料及其制备方法,其特征在于,待检测结果出来后选取具有良好吸波性能的含铁添加材料,改变其相同条件下的加入含量为0.001摩尔、0.002摩尔、0.003摩尔、0.004摩尔四种不同配比并设置空白对照组重复上述实验流程。
