纳米多孔陶瓷吸波材料的制备与性能研究

卢建敏 郑燕 杨静 史瑞民

摘要：在多孔结构型吸波材料研究基础上，进行纳米结构陶瓷材料的研究能有效推动新型材料的发展。说明纳米多孔陶瓷吸波材料各项性能与制备方法，并将其与不同类型吸波材料进行比较，进而为纳米多孔陶瓷吸波材料制备方法的完善提出邹议。

关键词：纳米材料；制备方法；性能研究

材料技术的飞速发展，推动了生产生活的进步，信息时代的到来更是推动电子设备在日常生活中进行大面积普及。与此同时，由电子设备带来的电磁污染渐渐成为当前新得主要污染源。电磁污染不仅对正常电池信息造成干扰，还会对人体产生细微影响，不加以重视将会出现很大问题。通过研究新型的吸波材料，能够有效改善电磁污染对生产生活的影响。其中，纳米多孔型陶瓷吸波材料在这方面渐渐表现出最大的优势。研究纳米多孔陶瓷吸波材料性能以及制备方法有着重要意义。

一、无机吸波材料研究现状

在当前对于无机吸波材料有着广泛的研究，无机多孔型吸波材料主要有混凝土、泡沫陶瓷、泡沫玻璃等基体材料通过在其中插入高性能吸波剂作为介质，进而制作成吸波材料。多孔结构型陶瓷吸波材料属于无机吸波材料的一种，所以同样可以通过物理方法制备。由物理方法制备的无机吸波材料有着优异的力学性能、耐热、耐振、耐气候、耐腐蚀、吸音等等，应用范围较广。另外对于无机多孔型吸波材料研究有着相对完善的数学模型，能够在不同领域有效针对其性能进行优化。

随着纳米材料科技的进一步发展，有学者发现通过将30纳米的超细金属铁粉，均匀分散到陶瓷孔洞中，可以制造出吸波性能更好的多孔结构型陶瓷吸波材料，纳米多孔陶瓷吸波材料在各方面都有着优异的性能。

二、纳米多孔陶瓷吸波材料性能分析

（一）电磁特性

纳米多孔结构型陶瓷吸波材料主要是指，参杂不同程度纳米铁粉的聚碳硅烷裂解得到的SiCFe。通过测量制备出的多孔结构型陶瓷，吸波材料电阻率在先驱体聚碳硅烷内，加入5%以下的纳米铁粉，就可以将其电阻率调节为0.1欧到1000欧/厘米范围内。这有效增加纳米多孔结构型陶瓷吸波材料的应用范围。

（二）微波吸收特性

结构型陶瓷微波吸收材料能够有效抵抗辐射以及高速粒子流和电子流。一系列的研究都表明，通过特定的阻抗匹配设计，能够将硅、碳、铁所组成的纳米多孔结构型陶瓷微波吸收材料变成一种有着复合性能得新的电磁波等微波吸收材料。并且其在保持较好微波吸收特性的基础上，有着轻质、耐高温的优点，能够满足不同情境的需求，尤其是在军事应用中，更是能够满足一些装置的隐身要求，另外在高温融化、高速热气流冲击等恶劣环境影响下，这种材料同样能够保持其微波吸收特性。因此，在武器装备和航天航空领域，有着极高的营养价值。

三、纳米多孔陶瓷吸波材料的制备

对于纳米多孔结构型陶瓷微波吸收材料的制备，在实验室中有着成熟的制备方案。首先在材料准备上，该种材料主要是由聚碳硅烷与纳米铁粉组成。纳米铁粉得选择有多种，一般选择30纳米尺寸的铁粉。除了主要的聚碳硅烷与纳米铁粉以外，还需要准备足量的二甲苯来作为反应液体。

第一步，首先将一定量的聚碳硅烷溶解到二甲苯中，待溶解均匀后，逐渐向二甲苯加入一定量的纳米铁粉，在加入过程中需要利用搅拌和超声分散使其与聚碳硅烷均匀的融合，搅拌分散时间至少八小时。

第二步，碳硅烷与纳米铁粉充分接触融合后，将二甲苯中的悬浮液放置到加热套中，在加热条件下继续进行搅拌，缓慢去除其中的二甲苯溶剂，当二甲苯溶剂总体去除后，就将其转入到真空干燥箱中进行进一步的加热除杂处理。这是为了更进一步的去除二甲苯溶剂，以保证聚碳硅烷与纳米铁粉能够真正的均匀混合。

第三步，到上述步骤，基本材料已经准备完毕，这时选择30*35毫米的钢模具来盛放经过精细研磨的粉末。并利用压力成型机在25兆帕状态下使用冷工艺压缩成型，使微粉被压制成4×30×35mm的陶瓷素胚。陶瓷素胚是为进一步的陶瓷烧制做准备，到这一步骤，材料准备基本完成。

最后一步将素胚放置到特定的管式炉中，调节至真空环境，并在纯氮气氛围下进行分阶段裂解，最终制成陶瓷烧成体。

最后一步则是将烧成的陶瓷烧成体进行，性能检验分别利用x射线衍射、扫描电镜、电阻率测定、

电池参数测定、反射衰减测定来详细的得出陶瓷烧成体的具体性能，通过筛选而确定最后的纳米多孔结构型陶瓷微波吸收材料。

这种实验室的纳米多孔结构型陶瓷微波吸收材料与一般的碳化硅陶瓷制备方法相比，工艺更为简单，成本更低，在整个制备过程中，只需要把握具体的反应因素，就能够有效的保证材料的产出，传统碳化硅纤维材料制备是通过改变先驱体高分子的组成结构进而合成新的新躯体，虽然能够有效改变传统碳化硅陶瓷的电磁吸收波性能，但是在实际应用过程中，由于成本以及工艺复杂度影响，难以实现大规模应用。在未来对新型微波吸收材料进行探索优化还有着更重要的意义，不仅仅是推动武器装备进行发展、航天航空进行进步，也是推动国家综合力量上升的关键因素。

四、结语

纳米多孔结构型陶瓷微波吸收材料与传统的微波吸收材料相比，无论是制备工艺亦或是性能表现都有着其独到的地方，通过对其实际性能进行深入分析与实验，以及对制备方法的了解，能够深切的体会到新材料在新时期的重要意义。在未来要不断的完善新材料的制备方法，提升企业材料性能进而进一步推动高端武器装备与航空航天技术的发展，综合提升国家在国际的竞争力水平。

参考文献：

[1]高乔，孙诗兵，田英良，王子明.多孔结构型吸波材料的研究进展[J].中国建材科技， 2017，（02）：1316.

[2]杨丽君，王明存.高温吸波材料研究新进展与趋势[J].宇航材料工艺，2012，（16）： 2022.

课题：邯郸学院校级资助项目，题目：纳米多孔陶瓷吸波材料的制备与性能研究，（编号：15204）；

邯鄲学院校级资助项目，（编号：14207）

作者简介：卢建敏（1984），女，汉族，河北邯郸人， 硕士，讲师，研究方向：纳米磁性材料；郑燕（1979），女，汉族，河北邯郸人，硕士，副教授，研究方向：理论物理；杨静（1986），女， 汉族，河北邯郸人，硕士，讲师，研究方向：电气自动化；史瑞民（1985），男， 汉族，河北邯郸人，硕士，讲师，研究方向：磁性材料。