專利名稱：多層型電磁波吸收體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多層型電磁波吸收體及其制造方法，詳細(xì)地說，涉及在lOMHz-8. 5GHz 頻帶內(nèi)具有電磁波吸收特性的多層型電磁波吸收體及其制造方法。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備和器件的高頻化、集成化、小型化，加劇了電磁兼容問題。電磁兼容問題 不僅影響著電子設(shè)備的安全與可靠性，還會危害人類身體健康及生態(tài)系統(tǒng)。電磁兼容問題引起了世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視，特別是二十世紀(jì)七十年代以 來，進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)工作。進(jìn)而提出了如何使電子設(shè)備或系統(tǒng)在其所處的電 磁環(huán)境中，能夠正常的運(yùn)行，而對在該環(huán)境中工作的其它設(shè)備或系統(tǒng)也不引入不能承受的 電磁干擾的新課題。解決電磁兼容問題有電磁屏蔽和吸波兩種方式。電磁屏蔽是使用屏蔽材料將電 磁波限制在一定空間內(nèi)而達(dá)到防護(hù)目標(biāo)的一種措施；吸波是將電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能或其 他形式能量而消除電磁輻射的一種措施。近些年來，電磁波吸收體(吸波體)由于二次輻 射小而引起廣泛的關(guān)注。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62333-1，此類電磁波吸收體稱為噪聲抑制片 (Noise Suppression Sheet)，一般是由粉末狀軟磁材料和高分子材料組成的復(fù)合體。非晶軟磁合金具有電阻率高、磁晶各向異性為零等優(yōu)點(diǎn)，倍受國內(nèi)外專家學(xué)者的 關(guān)注。1995 年以來，Inoue 等先后制備出 Fe-(Al，Ga)-(P，C，Si，B，Ge)、Fe-(Co，Ni)-(Zr, Hf, Nb) -B合金系(參見美國發(fā)明專利號5738733，5876519)，該類合金系含易氧化元素Zr、 Ga、Hf等，必須在真空下制備，因此其制備和應(yīng)用受到很大的限制。中國發(fā)明專利公開號CN1336793A公開了一種在IGHz以上頻率具有較好吸波效果 的吸波體，其采用超過20vol. %的陶瓷粉末與金屬磁性粉末進(jìn)行機(jī)械合金化。由于陶瓷粉 末的絕緣作用，吸波體的吸波截止頻率較高，但該方法制備的磁性粉末的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部 (μ “)不高，不適合在IGHz以下頻率下使用。日本發(fā)明專利公開號JP2008-004624A公開了一種多層型吸波體，多層設(shè)計(jì)是為 了獲得良好的柔性，其表面層柔性好，中間層柔性差。該發(fā)明是通過從降低表面層磁性粉末 的填充率而獲得改善的柔性，表面層與中間層是由同種吸波劑制成。然而由于表面層填充 率較低，因而使用該發(fā)明不能實(shí)現(xiàn)兼具良好吸波性能以及良好柔性的吸波體。中國發(fā)明專利CN1586098A公開了一種高填充率吸波體，該吸波體由扁平狀軟磁 性金屬粉末形成，所述金屬粉末上包覆有絕緣膜，這些扁平狀的包覆顆粒通過軋制定向工 藝以大致相同的方向定向排列從而形成電磁波吸收片材。制造這種吸波體要求用作吸波劑 的軟磁性金屬具有良好的塑性變形能力，然而這不適合于具有高硬度、塑性變形能力的材 料如非晶合金。此外，在這種吸波體中，由于吸波劑的填充率高達(dá)75%，因此對電磁波的反 射作用顯著，從而導(dǎo)致吸波性能有限。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的吸波體大多由粉末狀的吸波劑粉末制成，由于其柔性較 差而帶來應(yīng)用的局限性。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的吸波體由于由單一的吸波劑形成，因此往往具有較窄的吸波頻率范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多層型電磁波吸收體，比起單層型電磁波吸收體，該多 層型電磁波吸收體具有低反射系數(shù)、良好的柔性以及吸波效果等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種多層型電磁波吸收體，其包含(a)兩個(gè)主要包含玻璃包覆絲吸波劑和聚合物基質(zhì)的表面層；(b)位于表面層之間的中間層，該中間層主要包含扁平型非晶合金粉末吸波劑和 聚合物基質(zhì)，其中所述扁平型非晶合金粉末的組成以原子比表示滿足Fe (100_a_b_c_x丁z_t) CraMbTcPxSiyBzCt，其中M為選自Mo和Nb中的一種；T為選自Sn和Al中的一種或兩種；表示原子 組成百分比的a、b、c、x、y、z、t分別為1彡a彡5 ;1彡b彡5 ;2彡c彡4 ;2彡a+b彡8 ； 2 ^ χ ^ 15 ；1 ^ y ^ 8 ；1 ^ ζ ^ 12 ；0. 5 ^ t ^ 6，所述非晶扁平粉末顆粒的平均厚度t為 0. lym< t ^ 2 μ m，縱橫比為 10-100。本發(fā)明的多層型電磁波吸收體中所用的玻璃包覆絲選自鈷基玻璃包覆絲、鐵基 玻璃包覆絲、鎳基玻璃包覆絲和它們的組合。本發(fā)明中所使用的玻璃包覆絲的長徑比優(yōu)選為50-5000，更優(yōu)選為100-3000，更 加優(yōu)選為100-1000。玻璃包覆絲的芯線直徑優(yōu)選為5-20 μ m。直徑小于5 μ m時(shí)，制備困難； 直徑大于20 μ m時(shí)，對電磁波反射增強(qiáng)。玻璃包覆層厚度優(yōu)選為2-10 μ m,厚度小于2 μ m 時(shí)，制備困難，厚度大于10 μ m時(shí)，芯線的比例減小，會降低吸波性能。在本發(fā)明的多層型電磁波吸收體中，表面層中玻璃包覆絲的含量優(yōu)選為 0. l-30vol. %，更優(yōu)選0. 5-10vol. %，最優(yōu)選1_5νο1. %，基于表面層的體積計(jì)。表面層的 厚度控制在0. Olmm-O. 2mm范圍內(nèi)。在本發(fā)明的多層型電磁波吸收體中，中間層中的扁平型非晶合金粉末的含量優(yōu)選 為20-70vol. %，更優(yōu)選30-60vol. %，最優(yōu)選50_60vol. %，基于中間層的體積計(jì)。在本發(fā)明的多層型電磁波吸收體中，所使用的聚合物基質(zhì)材料選自熱塑性塑料， 如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等，熱塑性彈性體，如聚氨酯類熱塑性彈性 體、苯乙烯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體等。本發(fā)明的多層型電磁波吸收體優(yōu)選具有0. 025mm-2mm的厚度。本發(fā)明還提供了制備本發(fā)明的多層型電磁波吸收體的方法，該方法包括步驟(a)提供玻璃包覆絲，并將其與聚合物絕緣材料、有機(jī)溶劑混合并將所得混合物涂 布在基材上，干燥去除溶劑后從基材上剝離形成具有一定厚度的薄片；(b)提供扁平型非晶合金粉末，將其與聚合物絕緣材料、有機(jī)溶劑混合并將所得混 合物涂布在基材上，干燥去除溶劑后從基材上剝離形成具有一定厚度的薄片；(c)將步驟(a)中得到薄片作為表面層而將步驟(b)中所得薄片作為中間層進(jìn)行 疊片，然后進(jìn)行層壓形成多層型電磁波吸收體。作為另一個(gè)實(shí)施方案，可以將多個(gè)上述的多層型電磁波吸收體疊片然后進(jìn)一步層 壓得到由多個(gè)扁平型非晶合金粉末吸波層和多個(gè)玻璃包覆絲吸波層交替形成的多層型電磁波吸收體。



圖1是顯示在實(shí)施例1中制備的非晶扁平粉末在熱處理前的X射線衍射圖, 圖2是顯示在實(shí)施例1中制備的吸波體的示意圖。 圖3是顯示在實(shí)施例1中制備的吸波體，其反射系數(shù)的頻率特性。圖4是顯示在實(shí)施例1中制備的吸波體，其傳輸系數(shù)的頻率特性。
圖5是顯示在實(shí)施例1中制備的吸波體，其吸波效果的頻率特性。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例和比較例進(jìn)一步說明本發(fā)明。在本說明書，術(shù)語“扁平型粉末”和 “扁平型非晶合金粉末”意指由扁平形狀的顆粒組成的粉末。術(shù)語“縱橫比”是指扁平型粉末 中顆粒的直徑與厚度之比，具體定義為D/t，其中D為顆粒的直徑，t為顆粒的厚度。另外， 為簡便起見，當(dāng)提及“粉末的縱橫比”時(shí)，意指粉末中所含顆粒的平均縱橫比。扁平型粉末 的縱橫比可以通過掃描電鏡、激光粒度測試儀來度量通過掃描電鏡測量顆粒的平均厚度， 通過激光粒度測試儀測量出顆粒的平均直徑，從而由測得平均厚度和平均直徑得到粉末中 顆粒的平均縱橫比。本發(fā)明人對不同吸波劑填充的吸波體進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由扁平型粉 末吸波劑填充的吸波體具有反射系數(shù)高、高頻吸波效果優(yōu)異、填充率高、柔性較差等特點(diǎn)； 由玻璃包覆絲填充的吸波體具有反射系數(shù)小、低頻吸波效果優(yōu)異、填充率低、柔性較好等特 點(diǎn)。因此本發(fā)明人將這兩種具有不同性能的材料結(jié)合形成多層復(fù)合材料，提供了一種具有 優(yōu)異的綜合性能的吸波材料。扁平型非晶合金粉末吸波體及其制備方法本發(fā)明采用Fe基非晶合金粉末來制備扁平型非晶合金粉末吸波劑。本發(fā)明的扁 平型非晶合金粉末吸波劑是通過機(jī)械扁平化方式將球形或近球形的非晶合金粉末扁平化 獲得的。本發(fā)明中所使用的球形或近球形的非晶合金粉末可以利用如下合金組成通過水霧 化或水氣聯(lián)合霧化形成，所述非晶合金組成滿足下式Fe (100-a-b-e-x-y-x-t) CraMbTcPxSiyBzCt其中，M為選自Mo和Nb中的一種；T為選自Sn和Al中的一種或兩種；表示原子 組成百分比的a、b、c、x、y、z、t分別為1≤a≤5 ;1≤b≤5 ;2≤c≤4 ;2≤a+b≤8 ； 2≤χ≤15 ;1≤y≤8 ;1≤ζ≤12 ;0· 5≤t≤6。Cr是為了提高熔融合金的抗氧化能力而添加的元素。如果Cr的含量小于Iat. %, 合金的抗氧化能力較弱。另一方面，Cr是反鐵磁元素，加入量過大，會使得合金的飽和磁感 應(yīng)強(qiáng)度降低，因而不大于5at. %。M的主要作用是提高合金的溫度穩(wěn)定性。如果M的含量不足Iat. %，提高合金溫度 穩(wěn)定性的作用不明顯，如果M的含量高于5at. %，會導(dǎo)致粉末的磁性能降低，因而不優(yōu)選。T的作用是增加熔融合金的流動(dòng)性和增加非晶粉末的塑性變形能力。如果T的含 量低于2at. %，效果不明顯；如果T的含量高于4at. %，會對降低合金的晶化溫度，因而不 優(yōu)選。
正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，P、Si、B、C為非晶形成元素，此外Fe的含量也會 影響合金的磁性能。水霧化法制備鐵基非晶合金粉末的方法如下采用高壓水(例如5個(gè)大氣壓)將 金屬液滴擊碎并急速冷卻為固體粉末。水氣聯(lián)合霧化法制備鐵基非晶合金粉末的方法如 下采用高壓氣體粉碎金屬液滴或金屬顆粒后再用高壓水快速冷卻。通過水霧化法或水氣聯(lián)合霧化法制得的球形非晶合金粉末的平均顆粒尺寸是 20-70 μ m,優(yōu)選為 30-60 μ m,更優(yōu)選為 40-50 μ m。選取球形度好的非晶合金粉末，與有機(jī)溶劑一起在球磨機(jī)中進(jìn)行球磨。進(jìn)行球磨 時(shí)可以使用不影響所述非晶合金粉末理化性質(zhì)的任何有機(jī)溶劑，且優(yōu)選使用無水乙醇、丙 酮或它們的混合物。通過控制球磨時(shí)間，能夠得到厚度及縱橫比可控的扁平型粉末。本發(fā) 明的扁平型非晶合金粉末的平均顆粒厚度優(yōu)選為0. 1-2 μ m，因?yàn)閷⒈馄叫头勰┲蓄w粒的厚 度控制在2μπι以下時(shí)，能夠有效抑制渦流的產(chǎn)生，從而降低對電磁波的反射；此外通過球 磨的方法難以獲得厚度小于0. ιμπι的扁平型粉末。本發(fā)明的扁平型非晶合金粉末的平均 顆?？v橫比優(yōu)選為10-100，因?yàn)榭v橫比大于100時(shí)，扁平型粉末的顆粒直徑較大，對電磁波 的反射較大；縱橫比小于10時(shí)，扁平型粉末的磁導(dǎo)率低，吸波效果有限。將扁平型粉末吸波劑分散到聚合物基質(zhì)中并進(jìn)行取向排列，從而制備成薄片狀 扁平型粉末吸波體?？梢圆捎迷擃I(lǐng)域已知的技術(shù)，如涂布成型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)扁平型粉末在聚 合物基質(zhì)中的取向排列。由于涂布成型中使用大量的溶劑，所制備的薄片孔隙率很高，通 常需要經(jīng)過層壓工藝使其致密化。本發(fā)明吸波體中扁平型非晶合金粉末的填充率優(yōu)選 為20-70vol. % ；當(dāng)粉末的填充率低于20vol. %時(shí)，吸波效果有限，當(dāng)粉末的填充率大于 70vol. %時(shí)，吸波體反射系數(shù)很大，柔性差并且吸波效果下降。玻璃包覆絲吸波體及其制備方法本發(fā)明中所用的玻璃包覆絲，是由金屬或合金芯線和玻璃包覆層組成。所述芯線 是具有軟磁性能的鐵基、鈷基或鎳基合金，且所述玻璃包覆層選用氧化物玻璃，如硅酸鹽玻 璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等，優(yōu)選硅酸鹽玻璃，如石英玻璃、鉛硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻 璃等。芯線主要起吸波作用，玻璃包覆層主要起絕緣作用、保護(hù)作用、和/或阻抗匹配作用。通過泰勒紡絲法制備所述玻璃包覆絲的方法如下將母合金放在玻璃管底部，利 用感應(yīng)加熱的方式使玻璃管內(nèi)的母合金熔化。母合金熔化后的熱量傳導(dǎo)到玻璃管，使玻璃 管底部軟化。由拉力機(jī)構(gòu)從玻璃管底部拉出一個(gè)玻璃毛細(xì)管，毛細(xì)管中填充著合金絲材。通 過噴嘴連續(xù)噴出冷卻液到毛細(xì)管上，使其中的合金快速凝固，形成玻璃包覆絲。玻璃包覆絲的芯線直徑優(yōu)選為5-20 μ m，直徑小于5 μ m，制備困難，直徑大于 20 μ m,對電磁波反射增強(qiáng)。玻璃包覆層厚度優(yōu)選為2-10 μ m,厚度小于2 μ m,無法制備，厚 度大于10 μ m,降低了芯線的比例，降低吸波性能。將泰勒紡絲法制備所述玻璃包覆絲，再按一定長徑比剪切，將其分散到聚合物基 質(zhì)中，并制備成作為表面層的薄片。研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)長徑比小于50時(shí)，吸波效果不明顯，當(dāng) 長徑比大于5000時(shí)，難以將其分散到高分基體中。玻璃包覆絲的填充率低于0. Ivol. %時(shí)， 吸波效果不明顯，當(dāng)填充率高于30vol. %時(shí)，玻璃包覆絲無法在高分子基體中均勻分散。在 優(yōu)選的實(shí)施方案中，玻璃包覆絲吸波體中的玻璃包覆絲填充量優(yōu)選為0. 5-lOvol. %，且更 加優(yōu)選l-5vol. %0
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多層型吸波體的制備隨后將玻璃包覆絲吸波體作為多層型吸波體的表面層，將扁平型非晶合金粉末吸 波體作為中間層，通過層壓得到由玻璃包覆絲吸波體和扁平型非晶合金粉末吸波體組成的 多層型吸波體。當(dāng)電磁波入射到多層型吸波體上時(shí)，表面層首先吸收一部分電磁波，由于其反射 系數(shù)低，因此能將大部分未被吸收的電磁波繼續(xù)傳輸?shù)街虚g層，從而繼續(xù)產(chǎn)生吸波效果。當(dāng) 電磁波從中間層表面反射時(shí)，又一次經(jīng)過玻璃包覆絲層，從而發(fā)生進(jìn)一步的電磁波吸收。這 樣經(jīng)過表面層和中間層的多次吸收，入射的電磁波被大部分吸收。相比之下，單獨(dú)使用扁平 型非晶合金粉末吸波體來吸收電磁波時(shí)，其顯著的反射作用對最終的吸波效果具有不利影 響；而單獨(dú)使用玻璃包覆絲吸波體時(shí)，盡管其反射作用較小，然而大量未被吸收的電磁波會 透過該吸波體，從而導(dǎo)致吸波效果不佳，對于高頻電磁波特別如此。本發(fā)明的多層型電磁波吸收體厚度低于0.025mm時(shí)，難以層壓成型；而當(dāng)其厚度 超過2mm時(shí)，無法滿足數(shù)字設(shè)備的小型化要求，故其厚度在0. 025mm-2mm范圍內(nèi)，優(yōu)選為 0. 1-1. 5mm，更優(yōu)選為0. 2-lmm。表面層的厚度控制在0. Olmm-O. 2mm范圍內(nèi)。另外可將多個(gè)(大于3)上述玻璃包覆絲吸波層與多個(gè)(大于2)上述的扁平非晶 合金粉末吸波層交替疊加且使其中兩個(gè)玻璃包覆絲吸波層作為表面層，隨后進(jìn)行層壓制備 出包含交替的玻璃包覆絲吸波層和扁平非晶合金粉末吸波層的交替疊層型吸波體。實(shí)施例下面參照附圖通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是， 這些實(shí)施例僅用于對本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行舉例說明而并不意圖限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1采用水霧化法制備Fe74Cr2M02Sn2P8Si6B4C2軟磁粉末，其X射線衍射結(jié)果表明其為非 晶結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中，通過水霧化法制備非晶合金粉末的工藝具體如下采用5個(gè)大 氣壓的高壓水將金屬液滴擊碎并快速冷卻，將霧化產(chǎn)物在180°C的真空干燥箱內(nèi)烘干8小 時(shí)，并對烘干產(chǎn)物進(jìn)行過篩后得到200-325目的近球形非晶合金粉末。在行星式球磨機(jī)中對所得近球形非晶合金粉末進(jìn)行濕法球磨，球料比為4 1，轉(zhuǎn) 速為400rpm，加入無水乙醇為分散介質(zhì)。球磨12h后，近球形的非晶粉末被扁平化為平均厚 度為1 μ m、平均直徑為50 μ m的扁平粉末。隨后，將該粉末在真空熱處理中進(jìn)行熱處理，工 藝參數(shù)為在420°C下保溫1小時(shí)。將上述扁平型粉末分散到聚合物基質(zhì)中，制備扁平型非晶合金粉末吸波體，具體 步驟如下a.采用有機(jī)溶劑氮甲基甲酰胺將氯化聚乙烯溶解，制備成氯化聚乙烯含量為 20vol. %的涂料，加入50vol. %的上述扁平粉末，0. 5vol. %的硅烷偶聯(lián)劑，使得在所得混 合物中扁平型粉末的含量為50vol. %，另外加入0.5vol. %的硅烷偶聯(lián)劑；b.采用攪拌機(jī) 在IOOOrpm下攪拌2小時(shí)。這樣，漿料制備完成；c.然后將漿料涂布到聚四氟乙烯薄膜上， 在120°C下保溫10分鐘，除去溶劑；d.從聚四氟乙烯薄膜上剝離得到扁平型非晶合金粉末 吸波體。采用泰勒紡絲法制備內(nèi)芯組成為Co66Fe4V2SiltlB18的玻璃包覆絲，玻璃包覆層平 均厚度為4 μ m，內(nèi)芯直徑為15 μ m。玻璃包覆絲的制備方法為將組成為Co66Fe4V2SiltlB18 合金塊放入石英玻璃管中，通過電磁感應(yīng)加熱將其熔化，形成一個(gè)熔池，用一針狀物品從熔池引出細(xì)絲，并用水冷方式快速冷卻，由此制備的細(xì)絲表面為玻璃包覆層，內(nèi)芯為 Co66Fe4V2Si10B18合金，稱為玻璃包覆絲。將其剪成長度為6mm的纖維。將上述玻璃包覆絲分散到聚合物基質(zhì)中，制備玻璃包覆絲吸波體，具體步驟如下 a.采用有機(jī)溶劑氮甲基甲酰胺將氯化聚乙烯溶解，制備成氯化聚乙烯含量為30vol. %的 涂料，加入5vol. %的上述玻璃包覆絲，0. 2vol. %的硅烷偶聯(lián)劑；b.采用攪拌機(jī)在50rpm下 攪拌2小時(shí)，這樣，漿料制備完成；c.然后將漿料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在120°C下保溫 10分鐘，除去溶劑；d.從聚四氟乙烯薄膜上剝離得到玻璃包覆絲吸波體。將上述的兩種吸波體，通過層壓方法控制其厚度，得到0. 05mm的玻璃包覆絲吸波 體，0. 7mm的扁平粉末吸波體。在兩層玻璃包覆絲吸波體中間插入一層扁平粉末吸波體，經(jīng) 過層壓，得到厚度為0. 8mm的多層型吸波體，如圖2所示。作為對比，將實(shí)施例中的玻璃包覆絲吸波體，通過層壓方法控制其厚度為0. 8mm。另外作為對比，將實(shí)施例中的扁平粉末吸波體，通過層壓方法控制其厚度為 0. 8mm,得到和多層型吸波體厚度相同的扁平粉末吸波體。吸波體的反射系數(shù)(S11)、傳輸系數(shù)(S21)按照IEC 62333-2的微帶線模型來測量， 測量頻率范圍為10MHz-8.5GHz。吸波體的吸波效果(P1()SS/Pin)根據(jù)公式(1)來計(jì)算。
剛榮=1-(1小112)(1)其中，S11 = 201og Γ I，S21 = 201og|T|, Pin為入射到吸波體的電磁波能量。Ploss 為吸波體吸收的電磁波能量，Γ為反射系數(shù)S11的百分制形式，T為傳輸系數(shù)S21的百分制 形式。測定玻璃包覆絲、扁平粉末、多層型吸波體的反射系數(shù)、傳輸系數(shù)，計(jì)算其吸波效^ ο圖3、4、5分別表述了三種類型吸波體的反射系數(shù)、傳輸系數(shù)和吸波效果(Pltjss/ Pin)。如圖3所示，在4-8. 5GHz下玻璃包覆絲吸波體的反射系數(shù)低于-15dB，反射率非常低； 扁平粉末吸波體的反射系數(shù)高于_7dB，反射率較高；而多層型吸波體的反射系數(shù)介于兩者 之間，反射系數(shù)約為-10dB，即反射的電磁波能量為10%，反射率較低。如圖4所示，對于傳 輸?shù)轿w的電磁波，三種類型的吸波體表現(xiàn)不同的吸波性能。如圖5所示，在IGHz下， 玻璃包覆絲吸波體的P1()SS/Pin約為0. 3，表明具有較好的低頻吸波性能；扁平粉末吸波體的 Pi。ss/Pin低于0. 2，表明其低頻吸波性能差；多層型吸波體的P1()SS/Pin大于0. 4，更高頻率下 達(dá)到0. 9。如圖5所示，在4-8. 5GHz下，扁平粉末吸波體的P1()SS/Pin大于0. 7，表明具有較好 的高頻吸波性能。實(shí)施例2本實(shí)施例的扁平型非晶合金粉末采用不同組成的鐵基非晶合金，并采用與 實(shí)施例1中相同的霧化方法制備成粉末。合金組成分別為Fe72Cr1M0lSn2P15Si1BuCd Fe72Cr5Mo3Sn2P3Si2B12C1^ Fe72Cr1Mo1Sn3P8Si8B1C6^ Fe73Cr2Nb5Sn2P2Si8B6C2^ Fe74Cr2Mo2Sn2P10Si4B4C2、Fe76Cr1Mo1Al4P8Si8B1C1、Fe78Cr1Mo1Sn2P8Si8B1C1。將霧化粉末在行星式 球磨機(jī)中濕法球磨，球料比為5 1，轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨時(shí)間為14小時(shí)。隨后，將該粉末 在真空熱處理中進(jìn)行熱處理，工藝參數(shù)為在420°C下保溫1小時(shí)。采用有機(jī)溶劑氮甲基甲酰胺將熱塑性聚氨酯溶解，制備成熱塑性聚氨酯含量為25vol. %的涂料，加入60vol. %的上述扁平粉末，lvol. %的硅烷偶聯(lián)劑。采用攪拌機(jī)在 IOOOrpm下攪拌1小時(shí)。這樣，漿料制備完成。然后將漿料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在 150°C下保溫10分鐘，除去溶劑。從聚四氟乙烯薄膜上剝離得到含扁平粉末的聚氨酯薄膜， 再經(jīng)過層壓得到扁平粉末吸波體。按照實(shí)施例1的方法，采用泰勒紡絲法制備合金組成為Co66Fe4V2SiltlB18的玻璃包 覆絲，玻璃包覆層平均厚度為4 μ m,內(nèi)芯直徑為12 μ m。將其剪成長度為8mm的纖維，即長 徑比為400。采用有機(jī)溶劑氮甲基甲酰胺將熱塑性聚氨酯溶解，制備成聚氨酯含量為35vol. % 的涂料，加入IOvol. %的上述玻璃包覆絲，Ivol. %的硅烷偶聯(lián)劑。采用攪拌機(jī)在40rpm下 攪拌1小時(shí)。這樣，漿料制備完成。然后將漿料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在150°C下保溫 10分鐘，除去溶劑。從聚四氟乙烯薄膜上剝離得到含玻璃包覆絲的聚氨酯薄膜。再經(jīng)過層 壓得到玻璃包覆絲吸波體。將上述的兩種類型的吸波體，按照實(shí)施例1的方法，制備出多層型吸波體，其中玻 璃包覆絲層厚度為0. 1mm，扁平粉末層為0. 6mm.采用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測量霧化粉末的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用氧氮分析儀測量粉末 的氧含量，采用差示掃描量熱儀測量粉末的晶化溫度(Tx)，升溫速率為lOK/min，按照實(shí)施 例1的測量方法測量上述多層型吸波體的吸波效果。測試結(jié)果見表1.從表1可以看出，粉 末的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度與Fe含量有很大關(guān)聯(lián)，氧含量隨Cr含量的增加而降低。表1.不同成分的霧化粉末性能及制備的多層型吸波體的吸波效果
合金組成飽和磁感 氧舍量 晶化溫度 吸波效果 實(shí)施例3本實(shí)施例的扁平型非晶合金粉末的合金組成為Fe72Cr1Mo1Sn3P8Si8B1C6鐵基非晶合 金，并采用與實(shí)施例1中相同的霧化方法制備成粉末。將霧化粉末在行星式球磨機(jī)中濕法 球磨，球料比為5 1，轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨時(shí)間為14小時(shí)。隨后，將該粉末在真空熱處理 中進(jìn)行熱處理，工藝參數(shù)為在420°C下保溫1小時(shí)。采用有機(jī)溶劑氮甲基甲酰胺將熱塑性聚氨酯溶解，制備成熱塑性聚氨酯含量為 25vol. %的涂料，加入50vol. %的上述扁平粉末，lvol. %的硅烷偶聯(lián)劑。采用攪拌機(jī)在 IOOOrpm下攪拌1小時(shí)。這樣，漿料制備完成。然后將漿料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在 150°C下保溫10分鐘，除去溶劑。從聚四氟乙烯薄膜上剝離得到含扁平粉末的聚氨酯薄膜， 再經(jīng)過層壓得到扁平粉末吸波體。
按照實(shí)施例1的方法，采用泰勒紡絲法制備合金組成為Fe74Cu1Nb3Si15B7的玻璃包 覆絲，玻璃包覆層平均厚度為4 μ m，內(nèi)芯直徑為12 μ m。將其剪成長度為1mm、4mm、8mm、20mm 的纖維，即長徑比依次為50、200、400、1000。將該玻璃包覆絲在真空熱處理中進(jìn)行熱處理， 工藝參數(shù)為在550°C下保溫1小時(shí)。采用有機(jī)溶劑氮甲基甲酰胺將熱塑性聚氨酯溶解，制備成聚氨酯含量為35vol. % 的涂料，加入10vol. %的上述玻璃包覆絲，Ivol. %的硅烷偶聯(lián)劑。采用攪拌機(jī)在40rpm下 攪拌1小時(shí)。這樣，漿料制備完成。然后將漿料涂布到聚四氟乙烯薄膜上，在150°C下保溫 10分鐘，除去溶劑。從聚四氟乙烯薄膜上剝離得到含玻璃包覆絲的聚氨酯薄膜。再經(jīng)過層 壓得到玻璃包覆絲吸波體。將上述的兩種類型的吸波體，按照實(shí)施例1的方法，制備出多層型吸波體，其中玻 璃包覆絲層厚度為0. 2mm,扁平粉末層為0. 4mm.按照實(shí)施例1的測量方法測量上述多層型吸波體的吸波效果。測試結(jié)果見表2.從 表2可以看出，多層型吸波體的吸波效果隨玻璃包覆絲的長徑比的增加而增強(qiáng)，但是玻璃 包覆絲長度過大，難以在聚合物基質(zhì)中均勻分散。表2.多層型吸波體的吸波效果
玻璃包覆絲長徑比吸波效( IGHz)
50Οβ
2000.524000. 5權(quán)利要求
一種多層型電磁波吸收體，其包含(a)兩個(gè)主要包含玻璃包覆絲吸波劑和聚合物基質(zhì)的表面層；(b)位于表面層之間的中間層，該中間層主要包含扁平型非晶合金粉末吸波劑和聚合物基質(zhì)，其中所述扁平型非晶合金粉末的組成以原子比表示滿足Fe(100 a b c x y z t)CraMbTcPxSiyBzCt，其中，M為選自Mo和Nb中的一種；T為選自Sn和Al中的一種或兩種；表示原子組成百分比的a、b、c、x、y、z、t分別為1≤a≤5；1≤b≤5；2≤c≤4；2≤a+b≤8；2≤x≤15；1≤y≤8；1≤z≤12；0.5≤t≤6，所述非晶扁平粉末的平均厚度t為0.1μm＜t≤2μm，縱橫比為10 100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多層型電磁波吸收體，其中玻璃包覆絲選自鈷基玻璃包覆絲、鐵 基玻璃包覆絲、鎳基玻璃包覆絲和它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的多層型電磁波吸收體，其中所述玻璃包覆絲的長徑比優(yōu)選為 50-5000，更優(yōu)選為100-3000，更加優(yōu)選為100-1000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的多層型電磁波吸收體，其中表面層中玻璃包覆絲的含量優(yōu)選為 0. l-30vol. %，更優(yōu)選 0· 5-10νο1· %，最優(yōu)選 1-5νο 1. %
5.根據(jù)權(quán)利要求1的多層型電磁波吸收體，其中表面層和中間層中的聚合物基質(zhì)材 料獨(dú)立地選自熱塑性塑料，如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；熱塑性彈性 體，如聚氨酯類熱塑性彈性體、苯乙烯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的吸波劑，其中多層型電磁波吸收體具有0.025mm-2mm的厚度。
7.制備多層型電磁波吸收體的方法，該方法包括步驟(a)提供玻璃包覆絲，并將其與聚合物絕緣材料混合并將所得混合物涂布在基材上，干 燥去除溶劑后從基材上玻璃形成具有一定厚度的薄片；(b)提供扁平型非晶合金粉末，并將其與聚合物絕緣材料混合并將所得混合物涂布在 基材上，干燥去除溶劑后從基材上玻璃形成具有一定厚的薄片；(c)將步驟(a)中得到的薄片作為表面層而將步驟(b)中所得薄片作為中間層進(jìn)行疊 片，然后進(jìn)行層壓形成多層型電磁波吸收體，其中所述扁平型非晶合金粉末的組成以原子比表示滿足Fe (ioo-a-b-c-x-y-z-t) CraMbTcPxSiyBzCt，其中，M為選自Mo和Nb中的一種；T為選自Sn和Al中的一種或兩種；表示原子組 成百分比的a、b、c、χ、y、ζ、t分別為1彡a彡5 ;1彡b彡5 ;2彡c彡4 ;2彡a+b彡8 ； 2 ^ χ ^ 15 ；1 ^ y ^ 8 ；1 ^ ζ ^ 12 ；0. 5 ^ t ^ 6，所述非晶扁平粉末的平均厚度t為 0. lym< t ^ 2 μ m，縱橫比為 10-100。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述玻璃包覆絲選自鈷基玻璃包覆絲、鐵基玻璃包覆 絲、鎳基玻璃包覆絲和它們的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述玻璃包覆絲的長徑比優(yōu)選為50-5000，更優(yōu)選為 100-3000，更加優(yōu)選為 100-1000。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中表面層中玻璃包覆絲的含量優(yōu)選為0.1-30VO1. %，更 優(yōu)選 0. 5-10vol. %，最優(yōu)選 1-5νο1· %
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中表面層和中間層中的聚合物基質(zhì)材料獨(dú)立地選自熱塑性塑料，如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等；熱塑性彈性體，如聚氨酯類熱 塑性彈性體、苯乙烯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體等。
12.—種多層型電磁波吸收體，其由多個(gè)吸波層(a)和多個(gè)吸波層(b)交替疊加構(gòu)成且 其中兩個(gè)吸波層(a)構(gòu)成表面層，其中吸波層(a)主要由玻璃包覆絲吸波劑和聚合物基質(zhì)組成；吸波層(b)主要由扁平型非晶合金粉末和聚合物基質(zhì)組成，其中所述扁平型非晶合金 粉末的組成以原子比表示滿足fednm-wCr^bTcPxSiyBzCt,其中，M為選自Mo和Nb中 的一種；T為選自Sn和Al中的一種或兩種；表示原子組成百分比的3、13、(3、^7、23分別0. 5彡t彡6。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的多層型電磁波吸收體，其中所述玻璃包覆絲選自鈷基玻璃包 覆絲、鐵基玻璃包覆絲、鎳基玻璃包覆絲和它們的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的多層型電磁波吸收體，其中所述玻璃包覆絲的長徑比優(yōu)選為 50-5000，更優(yōu)選為100-3000，更加優(yōu)選為100-1000。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的多層型電磁波吸收體，其中吸波層(a)中玻璃包覆絲的含量優(yōu) 選為 0. l-30vol. %，更優(yōu)選 0. 5-10vol. %，最優(yōu)選 l_5vol. %
16.根據(jù)權(quán)利要求12的多層型電磁波吸收體，其中所述非晶扁平粉末顆粒的平均厚度 t 為 0.1ym<t 彡 2 μ m，縱橫比為 10—100。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的多層型電磁波吸收體，其中吸波層(a)和吸波層(b)中的聚 合物基質(zhì)材料獨(dú)立地選自熱塑性塑料，如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等； 熱塑性彈性體，如聚氨酯類熱塑性彈性體、苯乙烯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體寸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多層型電磁波吸收體，其包含(a)兩個(gè)主要包含玻璃包覆絲吸波劑和聚合物基質(zhì)的表面層；(b)位于表面層之間的中間層，該中間層主要包含扁平型非晶合金粉末吸波劑和聚合物基質(zhì)。本發(fā)明還提供了制備所述多層型電磁波吸收體的方法。
文檔編號H01F10/00GK101902898SQ20091023837
公開日2010年12月1日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者劉天成, 劉開煌, 盧志超, 周少雄, 張亮, 張俊峰, 張宏浩, 李德仁, 陳征 申請人:安泰科技股份有限公司