基于線狀銅顆粒復合物的耐高溫微波吸收材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于線狀銅顆粒復合物的耐高溫微波吸收材料，該材料由濃度低于逾滲閾值的線狀銅顆粒與以聚四氟乙烯為主要成分的多孔材料復合而成。其中，線狀銅顆粒直徑在80微米左右、長度在4毫米左右；以聚四氟乙烯為主要成分的多孔材料,具有低介電常數(shù)(1.6左右)和耐高溫特性。本發(fā)明旨在采用1毫米厚度薄層貼敷于金屬塊材表面，在15?20GHz頻率范圍實現(xiàn)低于?5dB的微波能量反射率，且具有耐高溫的特征。
【專利說明】
基于線狀銅顆粒復合物的耐高溫微波吸收材料
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及電磁功能材料和微波技術(shù)領域，具體涉及基于線狀銅顆粒復合物的耐 高溫微波吸收材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 常用的微波吸收材料，其磁響應源自軟磁材料，易受溫度影響。當溫度高于居里溫 度時，磁性消失，材料的吸波性能顯著下降。
[0006] 另一方面，當上述復合物中線狀金屬顆粒的濃度低于逾滲閾值時，其有效介電常 數(shù)可表示為：
[0003] 線狀金屬顆粒復合物，由于顆粒間電流的相互關(guān)聯(lián)，可具有較強的磁響應。假設長 度和半徑分別為2a和b的線狀顆粒，以濃度p與介電常數(shù)為e d的介質(zhì)混合，其有效磁導率可 表示為-
[0004]
[0005]
[0007]
[0008] 其中，k為電磁波在真空中的波矢，JdPJ1分別為零級和一級Besse 1函數(shù)。當材料的 趨膚效應比較顯著時，低濃度線狀金屬顆粒復合材料的有效介電常數(shù)可近似為：
[0009]
[0010] 研究表明，當線狀金屬顆粒的長度在毫米量級，長徑比較大，濃度低于逾滲閾值 時，復合物在微波頻段可具有較高的有效磁導率，但有效介電常數(shù)往往偏大。
[0011] 另一方面，由于研制大規(guī)模集成電路的需要，低介電常數(shù)材料制備方面有了長足 的發(fā)展，多孔低k材料可利用二氧化硅氣凝膠等在k值已經(jīng)很低的絕緣體中注入空穴，并采 用旋涂沉積法制備。例如在空穴加入的情況下聚四氟乙烯的k值可降至1.57。以k值較低的 材料為基質(zhì)，可降低復合材料的有效介電常數(shù)。另外，聚四氟乙烯具有耐高溫的特征。
[0012] 我們將基于公式（1)-(3)，結(jié)合基質(zhì)材料的介電性質(zhì)，探討線狀金屬顆粒復合材料 電、磁響應的基本特征，優(yōu)化成分、結(jié)構(gòu)等，設計出10-20GHZ頻率范圍，有效磁導率較高，有 效介電常數(shù)大小合適，從而具有良好微波吸收性能且具有耐高溫特征的微波吸收材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有微波吸收材料在高溫下磁導率變小甚至趨于零，從而 使得材料的吸波性能下降問題。
[0014] 本發(fā)明提供的基于線狀銅顆粒復合物的耐高溫微波吸收材料，其特征在于:采用 濃度低于逾滲閾值的線狀銅顆粒復合物，線狀銅顆粒直徑在80微米左右，長度4毫米左右， 基質(zhì)采用以聚四氟乙烯為主要成分的多孔材料。
[0015] 在上述技術(shù)方案中，進一步的附加技術(shù)特征在于：
[0016] 長度為4毫米左右的顆粒由直徑80微米左右的商用漆包線剪切而成。
[0017]銅顆粒、二氧化硅氣凝膠和聚四氟乙烯樹脂顆粒原料按一定比例均勻混合，經(jīng)過 膨化拉伸形成具有微孔性的、1毫米厚的薄膜，采用1毫米厚度薄層貼敷于金屬塊材表面時， 15-20GHZ頻率范圍垂直入射微波的能量反射率低于-5dB。
[0018]銅顆粒的濃度低于逾滲閾值，以聚四氟乙烯為主要成分的多孔材料具有較低的介 電常數(shù)，從而在10-20GHZ頻率范圍具有合適的有效介電常數(shù)(有效介電常數(shù)的模小于100)。 [0019]線狀銅顆粒直徑在80微米左右，長度4毫米左右，銅的電導率在IO 6S以上，使得復 合物在10-30GHZ頻率范圍具有一定的有效磁導率。
[0020] 材料的磁響應源自材料的結(jié)構(gòu)，具有耐高溫特征。
[0021] 有益效果
[0022] 實現(xiàn)上述發(fā)明所提供的基于線狀銅顆粒復合物的耐高溫微波吸收材料技術(shù)方案， 是通過選擇合適的基材、線狀銅顆粒材料的直徑和長徑比，控制線狀銅顆粒材料與基材的 成分比例，來獲得較大的有效磁導率和合適的有效介電常數(shù)，達到良好的微波吸收性能。同 時，由于材料的磁響應源自材料的結(jié)構(gòu)，受溫度影響很小，因此可在高溫下仍然具有較好的 微波吸收性能。
[0023] 本發(fā)明所提供性能良好且耐高溫的微波吸收材料，與現(xiàn)有微波吸收材料相比，具 有性能相當，比重小，特別是耐高溫的特點。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明線狀銅顆粒復合物示意圖。
[0025] 圖2(a)所設計1毫米厚薄層貼敷于金屬塊材表面時，對垂直入射微波的的能量反 射率，復合材料的(b)有效介電常數(shù)和(c)有效磁導率(實線為參量實部，虛線為虛部）。
【具體實施方式】
[0026]下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明所提供的性能良好且耐高溫的微波吸收材料技 術(shù)方案作出進一步的說明。
[0027]所述性能良好且耐高溫的微波吸收材料結(jié)構(gòu)如圖-1所示，結(jié)構(gòu)為濃度低于逾滲閾 值的線狀銅顆粒復合物，其中線狀銅顆粒的直徑在80微米左右，長度為4毫米左右。
[0028]將直徑80微米左右的商用漆包線剪切成長度為4毫米左右的顆粒。銅顆粒、二氧化 硅氣凝膠和聚四氟乙烯樹脂顆粒原料按一定比例均勻混合，其中，銅顆粒的濃度為其逾滲 閾值的0.9倍。經(jīng)膨化拉伸形成具有微孔性的、1毫米厚的薄膜。
[0029]所設計1毫米厚薄層貼敷于金屬塊材表面時，對垂直入射微波的能量反射率、復合 材料的有效介電常數(shù)和有效磁導率分別如圖2(a)、2(b)和2 (c)所示?？梢姡?5-20GHZ頻率 范圍具有低于-5dB的微波能量反射率。
【主權(quán)項】
1. 基于線狀銅顆粒復合物的耐高溫微波吸收材料，其特征在于:采用濃度低于逾滲閾 值的線狀銅顆粒復合物，其中線狀銅顆粒直徑在80微米，長度4毫米，基質(zhì)采用以聚四氟乙 烯為主要成分的多孔材料，線狀銅顆粒、二氧化硅氣凝膠和聚四氟乙烯樹脂顆粒原料按一 定比例均勻混合，經(jīng)過膨化拉伸形成具有微孔性的、1毫米厚的薄膜，采用1毫米厚度薄層貼 敷于金屬塊材表面時，15-20GHZ頻率范圍垂直入射微波的能量反射率低于-5dB。2. 如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述線狀銅顆粒由直徑80微米的商用漆包線 剪切而成。3. 如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：以聚四氟乙烯為主要成分的多孔材料具有較 低的介電常數(shù)，在10-20GHZ頻率范圍具有合適的有效介電常數(shù)。
【文檔編號】C09K3/00GK105860927SQ201610257481
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月24日
【發(fā)明人】陳將偉, 徐健, 李江南, 吳杰, 梁峰
【申請人】南京郵電大學