專利名稱：一種BaFe₁₂O₁₉與BaTiO₃多層納米復(fù)合薄膜/粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵氧體與鐵電體的納米復(fù)合薄膜/粉體的制備方法，具體 是指一種BaFe,20,9與BaTi03多層納米復(fù)合薄膜/粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著雷達(dá)、微波通訊和電子對抗技術(shù)的高速發(fā)展，吸波材料的應(yīng)用日趨廣 泛，受到了材料研究人員的高度重視。目前，材料研究人員正致力于吸收率高、 涂層薄、吸收頻帶寬、質(zhì)量輕、耐高溫、抗磨蝕及成本低的吸波材料的研究。 鐵氧體作為一種雙復(fù)介質(zhì)，不僅具有一般介質(zhì)材料的歐姆損耗、極化損耗、離 子和電子共振損耗等特性，還具有鐵氧體特有的疇壁共振損耗、磁矩共振損耗 和粒子共振損耗等特性。因此，鐵氧體至今仍是一種主要使用的吸波材料。但 是，由于目前單一的鐵氧體吸波材料的電磁參數(shù)不能得到較好的匹配，因此， 目前的鐵氧體吸波材料難以滿足吸收頻帶寬、質(zhì)量輕、厚度薄的要求。
經(jīng)過研究表明，在鐵氧體微粉中加入一些添加劑組，如鐵氧體與羰基鐵粉、 鐵粉、鎳粉、炭黑、石墨、碳化硅、樹脂等可以形成一種復(fù)合吸波材料，該復(fù) 合吸波材料可以使電磁參數(shù)得到較好的匹配，不僅能夠提高吸收頻帶，滿足質(zhì) 量輕、厚度薄的要求，還可以作為其他的功能材料。同時，如果將該復(fù)合吸波 材料制成納米薄膜或納米粉體，還可以發(fā)揮納米材料的非線性效應(yīng)，更加充分 地發(fā)揮組合優(yōu)勢的作用。由于復(fù)合吸波材料能否大幅度提高吸波性能的關(guān)鍵是 通過復(fù)合吸波材料的選擇及其成分的調(diào)節(jié)能否使電磁參數(shù)得到很好的匹配，因 此，在鐵氧體微粉中加入何種添加劑便成了急需解決的問題。
研究發(fā)現(xiàn)，鋇鐵氧體BaFe^O^是一種六角晶系硬磁材料，是一種優(yōu)良高 磁損耗型吸波材料；鈦酸鋇BaTi03是一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電體，是一種優(yōu)良的高 電損耗型介電材料。將磁損耗型鐵氧體BaFei20^與電損耗型鐵電體BaTi03進(jìn) 行復(fù)合，理論上具有綜合互補(bǔ)優(yōu)勢，能制備具有磁損耗與電損耗的復(fù)合吸波材料。若對該復(fù)合材料進(jìn)行納米化處理，則還可發(fā)揮納米微粒的優(yōu)異吸波性能， 合成質(zhì)輕、寬頻、綜合的吸波材料。該復(fù)合材料的優(yōu)異吸波性能可以通過組分 的配比和參數(shù)的設(shè)置來調(diào)節(jié)磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，達(dá)到優(yōu)化的目的。但是，到目 前為止還未見將鋇鐵氧體和鈦酸鋇進(jìn)行復(fù)合的相關(guān)研究報道。同時，溶膠一凝膠法作為一種最廣泛使用的常規(guī)方法，由于它具有成本低 廉、反應(yīng)在溶液中進(jìn)行、組分均勻度達(dá)分子級水平、化學(xué)計量比準(zhǔn)確、可方便 地進(jìn)行復(fù)合或摻雜等優(yōu)點，從而為制備優(yōu)異綜合磁電性能的鐵氧體薄膜、鐵電 體薄膜或其復(fù)合薄膜提供了可能。但該方法制備的薄膜在熱處理過程中會分解 和揮發(fā)大量的有機(jī)物而使制備的薄膜產(chǎn)生縮 L、應(yīng)力和裂紋，導(dǎo)致薄膜致密性 較差，進(jìn)而導(dǎo)致電磁性能差。因此，為制備優(yōu)異綜合電磁性能的復(fù)合薄膜，也 必須對溶膠,一凝膠工藝進(jìn)行改善。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述的鐵氧體吸波材料及常規(guī)的溶膠一凝膠工藝的局限性與不足，提出一種BaF^Ow與BaTi03多層納米復(fù)合薄膜/粉體的制備方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種BaFe^O,9與BaTi03多層納米復(fù)合薄 膜/粉體的制備方法，包括以下歩驟(1) 按摩爾比為l: 12: 13: X的比例分別稱取或量取Ba(NCb)2 、 Fe(N03)3.9H20、 C6H8C^n(C6H9NO)n，并將稱取的Ba(N03)2溶于去離子水中加 熱攪拌；待Ba(N03)2完全溶解后加入C2H602溶劑、(:21^02及(:611807并不斷加熱 攪拌；待其充分混合后加入已稱取的Fe(N03)3.9H20并不斷加熱攪拌；再加入 已稱取(C6H9NO)n，并加熱攪拌240min，在攪拌的同時加入冰(^21^02使溶液的 PH值維持在2 4之間，最后形成0.2 0.4mol/L的均勻透明的BaFei2O^溶膠；(2) 按摩爾比為1: 1: X的比例分別稱取或量取Ba(CH3C00)2、 Ti(C4H90)4 禾口(C6H9NO)n，并將Ba(CH3COO)2溶于60 80。C的C2H4O2中攪拌15min形成鋇前 驅(qū)液；將71(0^90)4與(^&02混合，并不斷加熱攪拌形成鈦前驅(qū)液；將形成的鋇前驅(qū)液與鈦前驅(qū)液充分混合后加入C3H802及(C6H9NO)n ，并不斷加熱攪拌 240min，在攪拌的同時加入冰(3211402，使溶液的PH值維持在2 4之間；最后 用C3H8O2點滴定溶得到0.2 0.4mol/L的均勻透明的BaTiO3溶膠；
(3) 將M份BaFei20,9溶膠及BaTi03溶膠以任意摩爾比充分混合，并用超 聲波振蕩10min，最后形成M份任意摩爾比的BaFe^O,9和BaTi03復(fù)合溶膠；若 要制備BaF^O,9和BaTi03的納米復(fù)合薄膜，則依次執(zhí)行步驟(4)和步驟(5); 若要制備BaFe,20w和BaTi03的納米復(fù)合粉體，則直接執(zhí)行步驟(6);
(4) 將形成的BaFeuO,9和BaTi03復(fù)合溶膠滴在基體上，并采用多功能勻 膠機(jī)將該復(fù)合溶膠先以3000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠10s，再以6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠 30s形成濕膜；將形成的濕膜在80 150。C的溫度下干燥5min;隨后在200 360。C的溫度下熱解脫膠10min;最后在360 55(TC的溫度下烘焙10min完全除 去薄膜中的有機(jī)物形成仔晶層；
(5) 待形成的仔晶層冷卻后，依次重復(fù)步驟(4)中的勻膠、干燥及熱解 脫膠過程M次，形成M層BaFe^Ch9和BaTi03復(fù)合薄膜；最后將形成的M層復(fù)合 薄膜在600 90(TC下晶化60 180min，得到BaFenOw和BaTi03的納米復(fù)合薄 膜；
(6) 將形成的BaFe,2O,9和BaTiO3復(fù)合溶膠在80 120。C溫度下干燥除水 形成凝膠，后在200 36(TC溫度下熱解脫膠10min，除去凝膠中的有機(jī)物；再 經(jīng)360 55(TC烘焙10min完全去除薄膜中的有機(jī)物并初歩形成仔晶相；最后在 800 1200'C下燒結(jié)60 180min，自然冷卻出爐，再碾磨成納米復(fù)合粉體。
步驟(5)中所述的依次重復(fù)步驟(4)中的勻膠、干燥及熱解脫膠過程M 次，具體為以下歩驟
(1) 待形成的仔晶層冷卻后，按照預(yù)先設(shè)定的順序?qū)⒅苽浜玫腗份 BaFe!20!9和BaTi03復(fù)合溶膠中的其中一份滴在該仔晶層上；
(2) 采用多功能勻膠機(jī)將該BaFepO^和BaTi03復(fù)合溶膠先以3000r/min的 轉(zhuǎn)速勻膠10s，再以6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠30s形成濕膜；將形成的濕膜在80 150。C的溫度下干燥5min;隨后在200 36(TC的溫度下熱解脫膠10min;(3) 再按照預(yù)先設(shè)定的順序，將剩余的M-l份BaFe,20,9和BaTi03復(fù)合溶 膠中的一份再滴在已經(jīng)進(jìn)行熱解脫膠后的BaFe,20w和BaTi03復(fù)合溶膠上，并 重復(fù)步驟(2);(4) 再依次重復(fù)步驟(3)及步驟(2)，直到將所配置的M份BaFe,20w 和BaTi03復(fù)合溶膠按預(yù)先設(shè)定的順序使用完，從而形成M層任意摩爾比的 BaFe,20,9和BaTi03的復(fù)合薄膜。所述的M的數(shù)值為所制備薄膜的層數(shù)，其取值范圍是M>1。 所述步驟(1)及步驟(2)中的溶液均在60 80。C條件下進(jìn)行，所述的 (QH9NO)J勺分子量按C6H9NO計算，其中n^1。所述步驟(1)中的Ba(N03)2可用Ba(CH3COO)2或BaC03替代，所述的 Fe(N03)3.9H20可用Fe(CH3COO)3替代。所述步驟(1)和步驟(2)中的X的取值范圍是0.5《X《1。 本方法不僅可以改善傳統(tǒng)的溶膠一凝膠工藝的不足，還可以制備具有質(zhì) 輕、寬頻及厚度薄的吸波材料。使用本方法制備出的薄膜不僅可以發(fā)揮復(fù)合優(yōu) 勢，具備優(yōu)異的綜合電磁性能，而且還光滑致密無裂紋，吸波性能成倍提高。 制備的鋇鐵氧體與鈦酸鋇的納米復(fù)合薄膜/粉體還可用于磁記錄、驅(qū)動器、轉(zhuǎn) 換器、傳感器、微波器件等領(lǐng)域，大幅度提高相應(yīng)器件、裝備或系統(tǒng)的性能。 該復(fù)合薄膜/粉體可以替代鐵氧體，大幅度降低成本。


圖l為本發(fā)明制備的四層BaFe,2C^與BaTi03的納米復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明制備的四層BaFe^O,9與BaTi03的交替復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明制備的四層BaFeuCh9與BaTi03的納米梯度復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示 意圖；圖4為本發(fā)明制備的七層BaF化0,9與BaTi03的復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明制備的八層BaFepO,9與BaTi03的梯度復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實 施方式不限于此。 實施例l
本發(fā)明的BaFe^O^與BaTi03不僅可以根據(jù)實際的需要以任意的摩爾比進(jìn) 行配置，而且本發(fā)明所制備的BaFenOw和BaTi03的納米復(fù)合薄膜的層數(shù)M也可 以根據(jù)實際的需要進(jìn)行任意配置。其中，M的取值范圍為M>1。
如圖l所示的層數(shù)M—的BaFet20i9與BaTi03的納米復(fù)合薄膜，該BaFeuO^ 和BaTi03的摩爾比均為95: 5。從圖可知，該復(fù)合薄膜依次由基體l、仔晶層2、 以及四層摩爾比均為95: 5的BaF^Oi9與BaTi03的納米復(fù)合薄膜3組成。
制備該種復(fù)合薄膜的具體歩驟如下
(1) 按摩爾比為l: 12: 13: X的比例分別稱取或量取Ba(N03)2 、 Fe(N03)3.9H20、 C6H8O^n(C6H9N0)n;其中，X的取值范圍是0.5《X《1， n 的取值范圍是n》l。
先將稱取的Ba(N03)2溶于去離子水中加熱攪拌，待Ba(N03)2完全溶解后加
入C2H602溶劑、C2H402及C6Hs07并不斷加熱攪拌；待其充分混合后加入已稱
取的Fe(N03)3.9H20并不斷加熱攪拌；再加入已稱取(C6H9NO)n，并加熱攪拌 240min，在攪拌的同時加入冰C2H402使溶液的PH值維持在2 4之間；最后形 成0.2 0.4mol/L的均勻透明的BaFe^Ch9溶膠。
在整個過程中的溶液的溫度保持在60 80。C。根據(jù)所需溶膠用量，按上述 相應(yīng)比例增加相應(yīng)物質(zhì)的量制備即可。
(2) 按摩爾比為1: h X的比例分別稱取或量取Ba(CH3COO)2、Ti(C4H90)4和(C6H9NO)n;其中，X的取值范圍是0.5《X《1， n的取值范圍是n》l。
將Ba(CH3C00)2溶于60 80°C的C2H402中攪拌15min形成鋇前驅(qū)液；將 Ti(C4H90)4與C5Hs02混合，并不斷加熱攪拌形成鈦前驅(qū)液；將形成的鋇前驅(qū)液 與鈦前驅(qū)液充分混合后加入C3H802及(C6H9NO)n，并不斷加熱攪拌240min，在 攪拌的同時加入冰(:211402，使溶液的PH值維持在2 4之間；最后用(:3^02點 滴定溶得妾(J0.2 0.4mol/L的均勻透明的BaTi03溶膠。
在整個過程中的溶液的溫度保持在60 80。C。根據(jù)所需溶膠用量，按上述 相應(yīng)比例增加相應(yīng)物質(zhì)的量制備即可。
(3) 按BaFeuO，9與BaTi03的摩爾比為95: 5的比例，分別稱取或量取四 份BaFe!20!9和BaTi03溶膠充分混合，并用超聲波振蕩約10min，形成四份摩爾 比均為95: 5的BaFe^O,9和BaTi03復(fù)合溶膠。
(4) 將形成的一份BaFe^O,9和BaTi03復(fù)合溶膠滴在基體l上，并采用多 功能勻膠機(jī)先以3000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠10s，再以6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠30s形成 濕膜；將形成的濕膜在80 150。C的溫度下干燥5min后，隨后在200 36(TC的 溫度中進(jìn)行熱解脫膠10min，以除去薄膜中的水份和大部分有機(jī)物；最后在 360 55(TC的溫度下烘焙10min完全去除薄膜中的有機(jī)物，形成摩爾比為95: 5 的BaFeuOw和BaTi03的仔晶層2 。
(5) 待形成的仔晶層2冷卻后，再將該份BaFe,20,9和BaTi03復(fù)合溶膠滴 在該仔晶層2上，并用多功能勻膠機(jī)先以3000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠10s，再以 6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠30s形成濕膜；將形成的濕膜在80 150°C的溫度下干燥 5min后，隨后在200 36(TC的溫度中進(jìn)行熱解脫膠10min，以除去薄膜中的水 份和大部分有機(jī)物，形成第一層摩爾比為95: 5的BaFe^Ch9和BaTi03復(fù)合薄膜
(6) 待制得的第一層BaFe^Ch9和BaTi03復(fù)合薄膜冷卻后，再將第二份 BaFe!20^和BaTi03復(fù)合溶膠滴在已制得的第一層BaFeuOi9和BaTi03復(fù)合薄膜 3上，重復(fù)步驟(5)中的勻膠、干燥及熱解脫膠過程，形成第二層摩爾比為95:5的BaFe,2C^和BaTi03復(fù)合薄膜3;待所制得的第二層摩爾比為95: 5的BaFe口0,9和BaTi03復(fù)合薄膜冷卻后， 再將第三份BaFe,20,9和BaTi03復(fù)合溶膠滴在第二層摩爾比為95: 5的BaFe,20！9 和BaTiCb復(fù)合薄膜上，重復(fù)步驟(5)中的勻膠、干燥及熱解脫膠過程，形成 第三層摩爾比為95: 5的BaFepOw和BaTi03復(fù)合薄膜3;同理，待第三層摩爾 比為95: 5的BaFe，20w和BaTi03復(fù)合薄膜冷卻后，將第四份BaFet20w和BaTi03 復(fù)合溶膠滴在第三層摩爾比為95: 5的BaFe,2Ch9和BaTi03復(fù)合薄膜上，重復(fù)步 驟(5)中的勻膠、干燥及熱解脫膠過程，形成第四層摩爾比為95: 5的BaFeuO,9 和BaTiCb復(fù)合薄膜3。最后將所制得的復(fù)合薄膜在600 90(TC下晶化60 180min，得到四層摩爾 比均為95: 5的BaFe^O,9和BaTi03的納米復(fù)合薄膜。在實際的制作過程中，步驟(1)中的Ba(N03)2可用Ba(CH3COO)2或BaC03 替代，所述的Fe(N03)3.9H20可用Fe(CH3COO)3替代。實施例2圖2示出了層數(shù)M-4，且BaFeuO^與BaTi03的摩爾比分別為95: 5和90: 10 的交替的納米復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，該薄膜依次由基體l、摩爾比 為95: 5的BaFe^O!9和BaTi03的仔晶層2、摩爾比為95: 5的BaFe,20^和BaTi03 的復(fù)合薄膜3、摩爾比為90: 10的BaFe!2O^和BaTiO3的復(fù)合薄膜4、摩爾比為 95: 5的BaFe!20!9和BaTi03的復(fù)合薄膜3，以及摩爾比為90: 10的BaFe^Ow和 BaTi03的復(fù)合薄膜4構(gòu)成。制備該四層交替的納米復(fù)合薄膜的具體步驟如下-(1)、 (2)的步驟及其他條件均與實施例l相同，不同之處僅在 (3)按BaFei2C^與BaTi03的摩爾比分別為95: 5及90: 10的比例，各量 取或稱取兩份BaFei20i9與BaTi03溶膠；在充分混合后各用超聲波振蕩10min， 最后形成兩份摩爾比分別為95: 5的BaFe^O,9和BaTi03復(fù)合溶膠，以及兩份摩 爾比為95: 10的BaFe!2O^和BaTiO3復(fù)合溶膠。(4) 按照預(yù)先設(shè)定的順序，先將摩爾比為95: 5的BaFe。0,9和BaTi03復(fù) 合溶膠滴在基體l上，并采用多功能勻膠機(jī)先以3000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠10s，再以 6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠30s形成濕膜；將形成的濕膜在80 150°C的溫度下干燥 5min后，隨后放置于200 36(TC的溫度中進(jìn)行熱解脫膠10min，以除去薄膜中 的水份和大部分有機(jī)物；最后在360 55(TC的溫度下烘焙10min完全去除薄膜 中的有機(jī)物，形成摩爾比為95: 5的BaFe^O^和BaTi03的仔晶層2。
(5) 待該仔晶層2冷卻后，再將該份摩爾比為95: 5的BaFe,20^和BaTi03 復(fù)合溶膠滴在該仔晶層2上，并采用多功能勻膠機(jī)先以3000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠 10s，再以6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠30s形成濕膜；將形成的濕膜在80 15(TC的溫 度下干燥5min后，隨后放置于200 36(TC的溫度中進(jìn)行熱解脫膠10min，以除 去薄膜中的水份和大部分有機(jī)物，形成第一層摩爾比為95: 5的BaFenOw和 BaTi03復(fù)合薄膜3。
(6) 待所制備的第一層摩爾比為95: 5的BaFe^Ow和BaTi03復(fù)合薄膜3冷 卻后，再將摩爾比為90: 10的BaFeuO^和BaTiO3復(fù)合溶膠滴在該第一層摩爾 比為95: 5的BaFe^Ch9和BaTi03復(fù)合薄膜上，并重復(fù)步驟(5)中的勻膠、干 燥、以及熱解脫膠過程，形成第二層摩爾比為90: 10的BaFe^Ow和BaTiO3復(fù) 合薄膜4;同理，待第二層摩爾比為90: 10的BaFe,2Oi9和BaTiO3復(fù)合薄膜冷卻 后，再將摩爾比為95: 5的BaFeuO,9和BaTi03復(fù)合溶膠滴在該層復(fù)合薄膜上， 重復(fù)步驟(5)中的勻膠、干燥及熱解脫膠過程，形成第三層摩爾比為95: 5 的BaFei20,9和BaTi03復(fù)合薄膜3;待第三層摩爾比為95: 5的BaFeuCh9和BaTi03 復(fù)合薄膜冷卻后，再將最后一份摩爾比為90: 10的BaFeuOw和BaTiO3復(fù)合溶 膠滴在該第三層摩爾比為95: 5的BaFei20i9和BaTi03復(fù)合薄膜上，重復(fù)步驟(5) 中的勻膠、干燥及熱解脫膠過程，形成第四層摩爾比為90: 10的BaFe,2O!9和 BaTi03復(fù)合薄膜4;
最后將該交替復(fù)合薄膜在600 90(TC下晶化60 180min，即可得到四層 BaFe^O,9與BaTi03的摩爾比分別為95: 5和90: IO的交替的納米復(fù)合薄膜。實施例3圖3示出了層數(shù)M二4，且BaFe,2O,9與BaTiO3的摩爾比分別為100: 5、 100: 10、 100: 15及100: 20的納米梯度復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，該薄膜依 次由基體l、摩爾比為100: 5的BaFe,20^和BaTi03的仔晶層2、摩爾比為100: 5的BaFe。0,9和BaTi03的復(fù)合薄膜3、摩爾比為100: 10的BaFe^Ch9和BaTiO3的 復(fù)合薄膜4、摩爾比為100: 15的BaFei20w和BaTi03的復(fù)合薄膜5，以及摩爾比 為100: 20的BaFe，2(^9和BaTiO3的復(fù)合薄膜6構(gòu)成。制備該種薄膜的步驟及其他條件均與實施例2相同，不同之處僅在于歩 驟(3)中需要分別制備四份摩爾比分別為100: 5、 100: 10、 100: 15及100: 20的BaFeuO^和BaTiO3的復(fù)合溶膠；步驟(4)中先將摩爾比為100: 5的 BaFe,20,9和BaTi03的復(fù)合溶膠滴在基體l上，經(jīng)過勻膠、干燥及熱解脫膠過程， 形成摩爾比為100: 5的BaFe,20^和BaTi03的仔晶層；步驟(5)是待所形成的 仔晶層冷卻后，先在該仔晶層上制備摩爾比為100: 5的BaFeuOw與BaTi03的 復(fù)合薄膜3;步驟(6)則是依次制備摩爾比為100: 10、 100: 15、 100: 20的 BaFenO^和BaTi03復(fù)合薄膜。實施例4圖4示出了層數(shù)]V^7，且BaFeuCh9與BaTiO3的摩爾比分別為100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 15、 100: 10、 100: 5的納米梯度復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu) 示意圖。該薄膜依次由基體l、摩爾比為100: 5的BaFe^O,9和BaTi03的仔晶層 2、摩爾比為100: 5的BaFe^Ow和BaTi03的復(fù)合薄膜3、摩爾比為100: 10的 BaFeuO,9和BaTi03的復(fù)合薄膜4、摩爾比為100: 15的BaFe^Oi9和BaTi03的復(fù) 合薄膜5、摩爾比為100: 20的BaFei2Oi9和BaTiO3的復(fù)合薄膜6、摩爾比為100: 15的BaFeuO!9和BaTi03的復(fù)合薄膜5、摩爾比為100: 10的BaFe^Ch9和BaTiO3 的復(fù)合薄膜4及摩爾比為100: 5的BaFe^O,9和BaTi03的復(fù)合薄膜3構(gòu)成。制備該薄膜的步驟及其他條件均與實施例3相同，不同之處僅在于步驟 (4)中將摩爾比為100: 5的BaFeuOw和BaTi03的復(fù)合溶膠滴在基體l上，經(jīng)過勻膠、干燥及熱解脫膠過程，形成摩爾比為100: 5的BaFe,20,9和BaTi03的 仔晶層2;步驟(5)是待形成的仔晶體2冷卻后，先在該仔晶層上制備摩爾比 為100: 5的BaFeuOw和BaTi03的復(fù)合薄膜；步驟(6)則是依次制備摩爾比為
100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 15、 100: 10、 100: 5的復(fù)合薄膜。
實施例5
圖5示出了層數(shù)M^8，且BaFe,2O^與BaTiO3的摩爾比分別為100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20的多層納米梯 度復(fù)合薄膜。由圖可知，該薄膜依次由基體l、摩爾比為100: 5的BaFe^O,9和 BaTi03的仔晶體2、摩爾比為100: 5的BaFe,2C^和BaTi03的復(fù)合薄膜3、摩爾 比為100: 10的BaFe，2Ow和BaTiO3的復(fù)合薄膜4、摩爾比為100: 15的BaFeuO,9 和BaTi03的復(fù)合薄膜5、摩爾比為100: 20的BaFe^O,9和BaTiO3的復(fù)合薄膜6、 摩爾比為100: 5的BaFe,20，9和BaTi03的復(fù)合薄膜3、摩爾比為100: 10的 BaFe!20w和BaTi03的復(fù)合薄膜4、摩爾比為100: 15的BaFe^Ow和BaTi03的復(fù) 合薄膜5，以及摩爾比為100: 20的BaFe^Ch9和BaTiO3的復(fù)合薄膜6構(gòu)成。
制備該薄膜的步驟及其他條件與實施例3相同，不同之處僅在于步驟(4) 中將摩爾比為100: 5的BaFe^O^和BaTi03的復(fù)合溶膠滴在基體l上，在經(jīng)過勻 膠、干燥及熱解脫膠過程，形成摩爾比為100: 5的BaF化Ow和BaTi03的仔晶 層2;步驟(5)是待形成的仔晶體冷卻后，先制備摩爾比100: 5的BaFe^0,9 與BaTi03復(fù)合薄膜；歩驟(6)則是依次制備摩爾比為100: 10、 100: 15、 100: 20、 100: 5、 100: 10、 100: 15、 100: 20的復(fù)合薄膜。
實施例6
制備BaFe^Oi9與BaTiO3的摩爾比為100: 5的BaFe,20,9和BaTi03的納米粉 體的步驟(1)、步驟(2)與實施例l中的歩驟(1)及步驟(2)相同，不同之 處僅在于歩驟(3)是按BaFe^Ow與BaTiO3的摩爾比為100:5分別量取BaFeuCh9 溶膠和BaTi03溶膠，充分混合后并用超聲波振蕩約10min形成復(fù)合溶膠；步驟 (4)將該復(fù)合溶膠經(jīng)80 12(TC干燥除去水得到凝膠，隨即經(jīng)200 36(TC熱解脫膠10min除去凝膠中的有機(jī)物；再經(jīng)360 55(TC烘焙10min完全去除薄膜中 的有機(jī)物并初步形成仔晶層；最后在800 120(TC下燒結(jié)60min，自然冷卻出爐， 再碾磨成納米復(fù)合粉體。如上所述，便可很好的實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種BaFe12O19與BaTiO3多層納米復(fù)合薄膜/粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按摩爾比為1∶12∶13∶X的比例分別稱取或量取Ba(NO3)2、Fe(NO3)3.9H2O、C6H8O7和(C6H9NO)n，并將稱取的Ba(NO3)2溶于去離子水中加熱攪拌；待Ba(NO3)2完全溶解后加入C2H6O2溶劑、C2H4O2及C6H8O7并不斷加熱攪拌；待其充分混合后加入已稱取的Fe(NO3)3.9H2O并不斷加熱攪拌；再加入已稱取(C6H9NO)n，并加熱攪拌240min，在攪拌的同時加入冰C2H4O2使溶液的PH值維持在2～4之間，最后形成0.2～0.4mol/L的均勻透明的BaFe12O19溶膠；(2)按摩爾比為1∶1∶X的比例分別稱取或量取Ba(CH3COO)2、Ti(C4H9O)4和(C6H9NO)n，并將Ba(CH3COO)2溶于60～80℃的C2H4O2中攪拌15min形成鋇前驅(qū)液；將Ti(C4H9O)4與C5H8O2混合，并不斷加熱攪拌形成鈦前驅(qū)液；將形成的鋇前驅(qū)液與鈦前驅(qū)液充分混合后加入C3H8O2及(C6H9NO)n，并不斷加熱攪拌240min，在攪拌的同時加入冰C2H4O2，使溶液的PH值維持在2～4之間；最后用C3H8O2點滴定溶得到0.2～0.4mol/L的均勻透明的BaTiO3溶膠；(3)將M份BaFe12O19溶膠及BaTiO3溶膠以任意摩爾比充分混合，并用超聲波振蕩10min，最后形成M份任意摩爾比的BaFe12O19和BaTiO3復(fù)合溶膠；若要制備BaFe12O19和BaTiO3的納米復(fù)合薄膜，則依次執(zhí)行步驟(4)和步驟(5)；若要制備BaFe12O19和BaTiO3的納米復(fù)合粉體，則直接執(zhí)行步驟(6)；(4)將形成的BaFe12O19和BaTiO3復(fù)合溶膠滴在基體上，并采用多功能勻膠機(jī)將該復(fù)合溶膠先以3000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠10s，再以6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠30s形成濕膜；將形成的濕膜在80～150℃的溫度下干燥5min；隨后在200～360℃的溫度下熱解脫膠10min；最后在360～550℃的溫度下烘焙10min完全除去薄膜中的有機(jī)物形成仔晶層；(5)待形成的仔晶層冷卻后，依次重復(fù)步驟(4)中的勻膠、干燥及熱解脫膠過程M次，形成M層BaFe12O19和BaTiO3復(fù)合薄膜；最后將形成的M層復(fù)合薄膜在600～900℃下晶化60～180min，得到BaFe12O19和BaTiO3的納米復(fù)合薄膜；(6)將形成的BaFe12O19和BaTiO3復(fù)合溶膠在80～120℃溫度下干燥除水形成凝膠，后在200～360℃溫度下熱解脫膠10min，除去凝膠中的有機(jī)物；再經(jīng)360～550℃烘焙10min完全去除薄膜中的有機(jī)物并初步形成仔晶相；最后在800～1200℃下燒結(jié)60～180min，自然冷卻出爐，再碾磨成納米復(fù)合粉體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種BaFenO,9與BaTi03多層納米復(fù)合薄膜/粉體 的制備方法，其特征在于，步驟(5)中所述的依次重復(fù)步驟(4)中的勻膠、 干燥及熱解脫膠過程M次，具體為以下步驟(1) 待形成的仔晶層冷卻后，按照預(yù)先設(shè)定的順序?qū)⒅苽浜玫腗份 BaFe^Oi9和BaTi03復(fù)合溶膠中的其中一份滴在該仔晶層上；(2) 采用多功能勻膠機(jī)將該BaFe^Ow和BaTiO3復(fù)合溶膠先以3000r/min的 轉(zhuǎn)速勻膠10s，再以6000r/min的轉(zhuǎn)速勻膠30s形成濕膜；將形成的濕膜在80 150°C的溫度下干燥5min;隨后在200 36(TC的溫度下熱解脫膠10min;(3) 再按照預(yù)先設(shè)定的順序，將剩余的M-l份BaFe^Ch9和BaTi03復(fù)合溶 膠中的一份再滴在己經(jīng)進(jìn)行熱解脫膠后的BaF化Ch9和BaTi03復(fù)合溶膠上，并 重復(fù)步驟(2);(4) 再依次重復(fù)歩驟(3)及步驟(2)，直到將所配置的M份BaFe^Ch9 和BaTi03復(fù)合溶膠按預(yù)先設(shè)定的順序使用完，形成M層任意摩爾比的BaFeuOw 和BaTi03的復(fù)合薄膜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的一種BaFe^Ow與BaTi03多層納米復(fù)合薄膜/ 粉體的制備方法，其特征在于，所述的M的數(shù)值為所制備薄膜的層數(shù)，其取值 范圍是M》1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種BaFeuCh9與BaTi03多層納米復(fù)合薄膜/粉體 的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)及步驟(2)中的溶液均在60 80。C 條件下進(jìn)行，所述的(C6H9NO)n的分子量按C6H9NO計算，其中n^1。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種BaFei20i9與BaTi03多層納米復(fù)合薄膜/粉體的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的Ba(N03)2可用Ba(CH3COO)2或 BaC03替代，所述的Fe(N03)3.9H20可用Fe(CH3COO)3替代。
6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種BaFe,20,9與BaTi03多層納米復(fù)合薄膜/粉體 的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)和步驟(2)中的X的取值范圍是
全文摘要
本發(fā)明公開了一種BaFe₁₂O₁₉與BaTiO₃多層納米復(fù)合薄膜/粉體的制備方法，包括BaFe₁₂O₁₉透明溶膠、BaTiO₃透明溶膠以及BaFe₁₂O₁₉與BaTiO₃復(fù)合溶膠的制備等步驟。本發(fā)明不僅可以改善傳統(tǒng)的溶膠—凝膠工藝的不足，還可以制備具有質(zhì)輕、寬頻及厚度薄的吸波材料。使用本方法制備出的薄膜不僅可以發(fā)揮復(fù)合優(yōu)勢，具備優(yōu)異的綜合電磁性能，而且還光滑致密無裂紋，吸波性能成倍提高。制備的鋇鐵氧體與鈦酸鋇的納米復(fù)合薄膜/粉體還可用于磁記錄、驅(qū)動器、轉(zhuǎn)換器、傳感器、微波器件等領(lǐng)域，大幅度提高相應(yīng)器件、裝備或系統(tǒng)的性能。該復(fù)合薄膜/粉體可以替代鐵氧體塊材，大幅度降低成本。
文檔編號C04B35/26GK101624283SQ200810045489
公開日2010年1月13日 申請日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者廖家軒, 潘笑風(fēng), 王洪全, 忠 田 申請人:電子科技大學(xué)