專利名稱：一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電磁波吸收材料，更特別地說，是涉及一種以微生物為模板的電 磁波吸收微粒的制備方法，屬于電磁吸收及防護材料技術領域。
背景技術：
隨著通信與探測技術的進步，電磁波被廣泛的應用，在給人類帶來巨大經濟效益 的同時，也產生了電磁輻射、電磁干擾、電磁泄漏等諸多問題，已被公認為第四大污染。為 了解決電磁污染擾民問題，防止干擾與污染危害，滿足計算機房、指揮室、航空航天、兵器裝 備、導彈飛船、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、電報電話機房、無線電遙控與測量系統(tǒng)、地面站、精密儀器室 等國民經濟和國防軍工部門對電磁防護的迫切需要，研究開發(fā)新型電磁防護材料、抗靜電 材料，設計新型電磁屏蔽室等實用產品已是非常必要。電磁波吸收材料可以借助加工方法達到微米/納米級構形能力，實現更加豐富的 各向異性吸波顆粒形體，能夠達到更加合理、高效、低比重的顆?？臻g分布結構。電磁吸波涂層一般由基料和填料組成，基料指粘接劑，填料指電磁波吸收劑?；?起分散吸收劑的作用，并使材料具有某種物化及使用環(huán)境性能；填料賦予涂層吸波功能。羰基鐵粉末具有良好的電磁、機械性能而被應用廣泛，但由于它的比重較大，使其 在應用上受到很多限制，因此制備新型輕質羰基鐵復合材料一直是國內外研究的熱點。微生物具有規(guī)則、多樣的外形、獨特的結構、低密度等優(yōu)良性質，而且來源廣泛、綠 色環(huán)保。如果對其進行表面處理，使其負載上特定吸波材質，它將在電磁波吸收領域具有很 大的應用前景。

發(fā)明內容
1、目的本發(fā)明的目的是提供一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方 法，它是在微生物的表面沉積上羰基鐵層。該微生物電磁波吸收微粒保持了微生物原有的 形狀，利用了其特有的結構和表面的羰基鐵材料，使得該電磁波吸收材料在IGHz 18GHz 頻段下具有的反射率大于-10dB，說明以微生物為模板的電磁波吸收微粒能夠作為電磁波 吸波功能材料。2、技術方案本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包 覆有羰基鐵層，采用液相五羰基鐵熱分解工藝來實現。該方法具體步驟如下步驟一對微生物的預處理用250目以上的篩網過濾從市場購置的微生物混合液后，可以分離得到微生物。將獲得的微生物用去離子水清洗3次，并用篩網過濾收集。為更好的保持微生物 的形體，將所得的微生物在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4 6小時。隨 后，重復清洗、過濾3次，備用。步驟二脫水處理
將步驟一制得的微生物在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為50r/min 100r/min條件下脫水IOmin 15min，用250目以上的篩網過濾收集。然后將微生物分別 置于60 %、80 %、95 %、100 %乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；微生物與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g IOg的濕微生物；步驟三羰基鐵沉積(A)為了將五羰基鐵液體分解成羰基鐵和一氧化碳，需要組裝一種熱分解裝置，該 裝置由攪拌器1、排氣口 2、液體填充口 3、反應容器4、加熱套5、溫控儀6、上端蓋7、進氣口 8和反應液9組成。它們之間的位置連結關系是在上端蓋7中心開孔后將攪拌器1的攪 拌槳插入其中；排氣口 2，進氣口 8、液體填充口 3、溫控儀6的測溫電偶分別與端蓋上對稱 分布的四個孔相連并固定；反應容器4與上端蓋7用密封管螺紋連接成密閉容器；反應容 器4底部平放在加熱套5上，反應液9放置在反應容器4內部。該攪拌器1是JJ-I機械 攪拌器；該排氣口 2是外徑為Φ8πιπι，內徑為Φ6mm，長40mm不銹鋼管；該液體填充口 3是 RG9600不銹鋼球閥；該反應容器4是壁厚為3mm，內徑為Φ 100mm，高度為200mm的不銹鋼圓 筒，端部外螺紋為G3. 1/211 ；該加熱套5是DZTW-IOOOml電熱套；該溫控儀6是ZNHW智能 溫控儀；該上端蓋7是壁厚為3mm、內徑為Φ 106mm、深度為35mm、內螺紋為G3. 1/211，斷面 中心開有Φ8πιπι的孔且中心孔周圍對稱分布四個Φ8πιπι的孔的不銹鋼蓋；該進氣口 8是外 徑為Φ8πιπι，內徑為Φ6πιπι，長40mm不銹鋼管；該反應液9是五羰基鐵、微生物乙醇混合物、 二甲基甲酰胺的混合物；將步驟二制得的微生物乙醇混合物放入反應容器4中，將排氣口 2與真空泵 (SHZ-III)相連，將進氣口 8與氮氣氣源相連。隨后先用真空泵(SHZ-III)預抽真空，其真 空度小于-0. 04MPa,停止抽真空，打開氮氣氣源開關，緩慢充氮氣到常壓后，再關閉氮氣氣 源。重復抽真空、通氮氣3次。打開液體填充口 3，迅速添加五羰基鐵液體到反應容器4，關 閉液體填充口 3。用攪拌器I(JJ-I)以lOOr/min 150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌10 30min，使微生物能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應容器4中添加二甲基甲酰胺，關閉液體填充口 3。在熱分解過程中會產生一氧化碳氣體，為了吸收該一氧化碳氣體需要使用一種尾氣吸收 裝置，見圖2所示，該尾氣吸收裝置是由容器12、排氣管11和高錳酸鉀溶液10構成。高錳 酸鉀溶液10放置在容器12內，排氣管11浸沒在高錳酸鉀溶液10里。該容器12是IOOOml 的玻璃燒杯；該排氣管11是內徑Φ8πιπι的橡膠管；該高錳酸鉀溶液10是20%濃度的高錳 酸鉀溶液。將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至110°C保 持恒定 4h，期間以lOOr/min 150r/min的速度連續(xù)機械攪拌。隨后調整加熱套5， 將混合液在150r/min 180r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h 5h后， 觀察無氣泡冒出時，熱分解反應結束。打開氮氣氣源開始向反應容器4連續(xù)通氮氣，待反應 液9溫度回到室溫后，停止通氮氣。用磁鐵磁選分離所得的生物型鐵微粒。熱分解包覆結 束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使微生物表面金屬化；微生物乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體細1 10ml、微生物乙醇混合物Ig 5g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的生物型鐵微粒在真空度-0. 05MPa -0. IMPaUlO 150°C下干燥2h 4h，隨后轉移到氮氣氛圍保護馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理Ih 2h，隨爐冷 卻，得到以微生物為模板的電磁波吸收微粒材料。3、優(yōu)點及功效本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法的優(yōu)點 在于1、金屬微粒以微生物為模板，取材方便，所制備出的微粒形狀規(guī)則。2、采用五羰基鐵熱分解的方法在微生物表面包覆上一薄層羰基鐵，所得到的羰基 鐵微粒形狀規(guī)則、成份穩(wěn)定。不僅大大降低了羰基鐵材料的比重，而且可對其的電磁特性進 行調節(jié)，實現所需功能，可用于屏蔽電磁輻射、吸波材料、磁性材料等多種功能。3、采用的在微生物模板表面直接熱分解約束成形技術，減少了加工工序，使制備 方法更為簡單。4、本發(fā)明制得的生物型電磁波吸收材料在IGHz 18GHz頻段下具有的反射率大 于-IOdB0


圖1是熱分解裝置示意圖。圖2是尾氣吸收裝置示意圖。圖3是制備的以螺旋藻為模板的羰基鐵金屬微粒SEM照片圖4是用螺旋藻為模板制備的羰基鐵金屬微粒制作的電磁吸波材料的反射率測 試曲線。圖5是本發(fā)明流程框中符號說明如下1攪拌器；2排氣口 ；3液體填充口 ；4反應容器；5加熱套；6溫控儀；7上端蓋；8進氣口 ；9反應液；10高錳酸鉀溶液；11排氣管；12容器。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明電磁波吸收微粒材料的粒徑為5 μ m 300 μ m，羰基鐵鐵金屬層厚度為 50nm 2 μ m0本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包 覆有羰基鐵層。該方法具體步驟如下步驟一對微生物的預處理用250目以上的篩網過濾從市場購置的微生物混合液后可以分離得到微生物。將獲得的微生物用去離子水清洗3次，并用篩網過濾收集。為更好的保持微生物 的形體，將所得的微生物在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4 6小時。隨 后，重復清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的微生物在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為50r/min 100r/min條件下脫水IOmin 15min，用250目的篩網過濾收集。然后將微生物分別置于 60%,80%,95%,100%乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；
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微生物與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g IOg的濕微生物；步驟三羰基鐵沉積(A)為了將五羰基鐵液體分解成羰基鐵和一氧化碳，需要組裝一種熱分解裝置，見 圖1，該裝置由攪拌器1、排氣口 2、液體填充口 3、反應容器4、加熱套5、溫控儀6、上端蓋7、 進氣口 8和反應液9組成。它們之間的位置連結關系是在上端蓋7中心開孔后將攪拌器 1的攪拌槳插入其中；排氣口 2，進氣口 8、液體填充口 3、溫控儀6的測溫電偶分別與端蓋上 對稱分布的四個孔用焊接相連的方式實現固定；反應容器4與上端蓋7用密封管螺紋連接 成密閉容器；反應容器4底部平放在加熱套5上。該攪拌器1是JJ-I機械攪拌器；該排氣口 2是外徑為Φ8πιπι，內徑為Φ6πιπι，長 40mm不銹鋼管；該液體填充口 3是RG9600不銹鋼球閥；該反應容器4是壁厚為3mm，內徑為 Φ 100mm,高度為200mm的不銹鋼圓筒，端部外螺紋為G3. 1/211 ；該加熱套5是DZTW-IOOOml 電熱套；該溫控儀6是ZNHW智能溫控儀；該上端蓋7是壁厚為3mm，內徑為Φ 106mm，深度為 35mm,內螺紋為G3. 1/211，斷面中心開有Φ8πιπι的孔，中心孔周圍對稱分布四個Φ8πιπι的孔 的不銹鋼蓋；該進氣口 8是外徑為Φ8mm，內徑為Φ6mm，長40mm不銹鋼管；該反應液9是五 羰基鐵、螺旋藻乙醇混合物、二甲基甲酰胺的混合物；將步驟二制得的微生物乙醇混合物放入反應容器4中，將排氣口 2與型號為 SHZ-III的真空泵相連，將進氣口 8與氮氣氣源相連。隨后先用SHZ-III真空泵對反應容器 4預抽真空，其真空度小于-0. 04MPa，停止抽真空；打開氮氣氣源開關，緩慢充氮氣到常壓， 關閉氮氣氣源。重復抽真空、通氮氣3次。打開液體填充口 3，迅速添加五羰基鐵液體到反 應容器4，關閉液體填充口 3。用型號為JJ-I的攪拌器1以lOOr/min 150r/min的攪拌 速度連續(xù)攪拌10 30min，使微生物能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應容器4中添加二甲基甲酰胺，關閉液體填充口 3。在熱分解過程中會產生一氧化碳氣體，為了吸收該一氧化碳氣體需要使用一種尾氣吸收 裝置，見圖2所示，該尾氣吸收裝置是由容器12、排氣管11和高錳酸鉀溶液10構成。高錳 酸鉀溶液10放置在容器12內，排氣管11浸沒在高錳酸鉀溶液10里。該容器12是IOOOml 的玻璃燒杯；該排氣管11是內徑Φ8πιπι的橡膠管；該高錳酸鉀溶液10是20%濃度的高錳 酸鉀溶液。將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至110°C保 持恒定 4h，期間以lOOr/min 150r/min的速度連續(xù)機械攪拌。隨后調整加熱套5的 溫度，將混合液在150r/min 180r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h 5h后，觀察無氣泡冒出時，熱分解反應結束。打開氮氣氣源開始向反應容器4連續(xù)通氮氣， 待反應液9溫度回到室溫后，停止通氮氣。用磁鐵磁選分離所得的生物型鐵微粒。熱分解 包覆結束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使微生物表面金屬化；微生物乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體細1 10ml、微生物乙醇混合物Ig 5g ；在步驟三的制備過程中，其熱分解裝置如圖1所示。進氣口 8始終與氮氣氣源相 連，排氣口 2在㈧過程中與SHZ-III真空泵相連，用于抽真空。排氣口 2在⑶過程中與 排氣管11相連并接入高錳酸鉀溶液10中，用于吸收尾氣。整個反應用加熱套5和溫控儀 6配合實現溫度的控制。用JJ-I攪拌器1實現反應液9的連續(xù)機械攪拌、分散。步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒
將步驟三制得的生物型鐵微粒在真空度-0. 05MPa -0. IMPaUlO 150°C下干燥 2h 4h，隨后轉移到氮氣氛圍保護馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理Ih 2h，隨爐冷 卻，制得以微生物為模板的電磁波吸收微粒材料。實施例1 制備以螺旋藻為模板的羰基鐵金屬微粒。用250目的篩網過濾從市場購置的螺旋藻混合液后可以分離得到螺旋藻，其螺旋 寬26 μ m 36 μ m，螺距43 μ m 57 μ m。細胞近方形，寬5 μ m 8 μ m，長比寬略小，約為 4 μ m 5 μ m。將獲得的螺旋藻用去離子水清洗3次，并用篩網過濾收集。為更好的保持螺旋藻 的形體，將所得的螺旋藻在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4h。隨后，重復 清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的螺旋藻在30 35°C的30 %乙醇溶液、攪拌速度為50r/min條件 下脫水15min，用250目的篩網過濾收集。然后將螺旋藻分別置于60^^80^^95^^100% 乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；螺旋藻與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g的濕藻；步驟三羰基鐵沉積(A)按圖1組裝熱分解裝置。將步驟二制得的螺旋藻乙醇混合物放入反應容器4 中，將排氣口 2與SHZ-III真空泵相連，將進氣口 8與氮氣氣源相連。隨后先用SHZ-III真 空泵預抽真空-0. 05MPa,停止抽真空，打開氮氣氣源開關，緩慢充氮氣到常壓，關閉氮氣氣 源。重復抽真空、通氮氣3次。打開液體填充口 3，迅速添加細1五羰基鐵液體到反應容器 4，關閉液體填充口 3。用JJ-I攪拌器1以150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌30min，使螺旋藻 能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應容器4中添加二甲基甲酰胺100ml，關閉液體 填充口 3。用尾氣吸收裝置(見圖2)，將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。 用加熱套5加熱至110°C保持恒定2h，期間以lOOr/min的速度連續(xù)機械攪拌。隨后調整加 熱套5，將混合液在150r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h后，觀察無氣泡 冒出時，熱分解反應結束。打開氮氣氣源開始向容器連續(xù)通氮氣，待反應液9溫度回到室溫 后，停止通氮氣。用磁鐵磁選分離所得的螺旋形鐵微粒。熱分解包覆結束后將在顆粒表面 生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使螺旋藻表面金屬化；螺旋藻乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體細1、螺旋藻乙醇混合物2g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的螺旋形鐵微粒在真空度-0. IMPaUlO下干燥2h，隨后轉移到氮氣 氛圍保護馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理池，隨爐冷卻，制得以螺旋藻為模板的電磁 波吸收微粒材料。圖3是制備的以螺旋藻為模板的電磁波吸收微粒SEM照片，說明確有羰 基鐵在螺旋藻表面沉積。圖4是將實施例1制得的電磁波吸收微粒材料與電磁吸波涂層基料樹脂混合，并 涂覆在IScmX 18cm的鋁板上，涂覆厚度為2mm，用弓形框法測得在1 18GHz頻段內的反射 率曲線，最好的反射率為-15dB。
在本實施例中，IL的電磁吸波涂層基料樹脂中含有300ml的十二烯基丁二酸酐、 250ml的甲基納迪克酸酐、IOml的2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚和余量的縮水甘油醚。實施例2 制備小球藻為模板的羰基鐵金屬微粒。步驟一對小球藻的預處理用2000目的篩網過濾從市場購置的小球藻混合液后可以分離得到小球藻，其直 徑 5 μ m 10 μ m0將獲得的小球藻用去離子水清洗3次，并用篩網過濾收集。為更好的保持小球藻 的形體，將所得的小球藻在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4h。隨后，重復 清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的小球藻在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為80r/min條件 下脫水15min，用2000目的篩網過濾收集。然后將小球藻分別置于60%、80%、95%、100% 乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；小球藻與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入6g的濕藻；步驟三羰基鐵沉積(A)按圖1組裝熱分解裝置。將步驟二制得的小球藻乙醇混合物放入反應容器4 中，將排氣口 2與SHZ-III真空泵相連，將進氣口 8與氮氣氣源相連。隨后先用SHZ-III真 空泵預抽真空-0. 05MPa,停止抽真空，打開氮氣氣源開關，緩慢充氮氣到常壓，關閉氮氣氣 源。重復抽真空、通氮氣3次。打開液體填充口 3，迅速添加細1五羰基鐵液體到反應容器 4，關閉液體填充口 3。用JJ-I攪拌器1以150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌30min，使小球藻 能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應容器4中添加二甲基甲酰胺100ml，關閉液體 填充口 3。見圖2，將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至 110°C保持恒定池，期間以lOOr/min的速度連續(xù)機械攪拌。隨后調整加熱套5，將混合液在 150r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h后，觀察無氣泡冒出時，熱分解反應 結束。打開氮氣氣源開始向容器連續(xù)通氮氣，待反應液9溫度回到室溫后，停止通氮氣。用 磁鐵磁選分離所得的球形鐵微粒。熱分解包覆結束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基 鐵包覆層，使小球藻表面金屬化；小球藻乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體6ml、小球藻乙醇混合物4g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的球形鐵微粒在真空度-0. IMPaUlO下干燥4h，隨后轉移到氮氣氛 圍保護馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理》1，隨爐冷卻，制得以小球藻為模板的電磁波 吸收微粒材料。將實施例2制得的電磁波吸收微粒材料與電磁吸波涂層基料樹脂混合，并涂覆在 IScmX 18cm的鋁板上，涂覆厚度為2mm，用弓形框法測得在1 18GHz頻段內的最好反射率 為-IOdB0在本實施例中，IL的電磁吸波涂層基料樹脂中含有300ml的十二烯基丁二酸酐、 250ml的甲基納迪克酸酐、IOml的2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚和余量的縮水甘油醚。
實施例3 制備以小環(huán)藻為模板的羰基鐵金屬微粒。步驟一對小環(huán)藻的預處理用2000目的篩網過濾從市場購置的小環(huán)藻混合液后可以分離得到小環(huán)藻，其直 @ 10 μ m ~ 30 μ m, 1 μ m-3 μ m。將獲得的小環(huán)藻用去離子水清洗3次，并用篩網過濾收集。為更好的保持小環(huán)藻 的形體，將所得的小環(huán)藻在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定他。隨后，重復 清洗、過濾3次，備用。步驟二 脫水處理將步驟一制得的小環(huán)藻在30 35°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為lOOr/min條件 下脫水15min，用2000目的篩網過濾收集。然后將小環(huán)藻分別置于60%、80%、95%、100% 乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；小環(huán)藻與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入6g的濕藻；步驟三羰基鐵沉積(A)按圖1組裝熱分解裝置。將步驟二制得的小環(huán)藻乙醇混合物放入反應容器4 中，將排氣口 2與真空泵(SHZ-III)相連，將進氣口 8與氮氣氣源相連。隨后先用SHZ-III 真空泵預抽真空-0. 05MPa,停止抽真空，打開氮氣氣源開關，緩慢充氮氣到常壓，關閉氮氣 氣源。重復抽真空、通氮氣3次。打開液體填充口 3，迅速添加細1五羰基鐵液體到反應容 器4，關閉液體填充口 3。用I(JJ-I)以150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌30min，使小環(huán)藻能 充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口 3，迅速向反應容器4中添加二甲基甲酰胺100ml，關閉液體 填充口 3。見圖2，將排氣口 2接排氣管11，通到高錳酸鉀溶液10中。用加熱套5加熱至 110°C保持恒定2h，期間以lOOr/min的速度連續(xù)機械攪拌。隨后調整加熱套5，將混合液在 150r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C，保持恒溫4h后，觀察無氣泡冒出時，熱分解反應 結束。打開氮氣氣源開始向容器連續(xù)通氮氣，待反應液9溫度回到室溫后，停止通氮氣。用 磁鐵磁選分離所得的片形鐵微粒。熱分解包覆結束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基 鐵包覆層，使小環(huán)藻表面金屬化；小環(huán)藻乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲 酰胺液體中加入五羰基鐵液體8ml、小環(huán)藻乙醇混合物4g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的小環(huán)形鐵微粒在真空度-0. IMPaUlO下干燥4h，隨后轉移到氮氣 氛圍保護馬弗爐(TM0917)中700°C連續(xù)熱處理lh，隨爐冷卻，制得以小環(huán)藻為模板的電磁 波吸收微粒材料。將實施例3制得的電磁波吸收微粒材料與電磁吸波涂層基料樹脂混合，并涂覆在 IScmX 18cm的鋁板上，涂覆厚度為2mm，用弓形框法測得在1 18GHz頻段內的最好反射率 為-12dB。在本實施例中，IL的電磁吸波涂層基料樹脂中含有300ml的十二烯基丁二酸酐、 250ml的甲基納迪克酸酐、IOml的2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚和余量的縮水甘油醚。經本發(fā)明制備方法制成的磁性微粒，尺寸小，形狀多樣，可以為球狀、片狀、螺旋 狀，在保持羰基鐵本身的電磁性能的同時又使比重大大降低比重。可作為微小零件、或構造
10電磁波、微波屏蔽材料，廣泛應用于微細加工、航空、航天、電子等領域。
權利要求
1. 一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包覆有羰基 鐵層，采用液相五羰基鐵熱分解工藝來實現，該方法具體步驟如下步驟一對微生物的預處理用250目以上的篩網過濾從市場購置的微生物混合液后，可以分離得到微生物；將獲得的微生物用去離子水清洗3次，并用篩網過濾收集；為更好的保持微生物的形 體，將所得的微生物在溫度為4°C及濃度為2. 5%的戊二醛溶液中固定4 6小時，隨后，重 復清洗、過濾3次，備用；步驟二 脫水處理將步驟一制得的微生物在20 30°C的30%乙醇溶液、攪拌速度為50r/min IOOr/ min條件下脫水IOmin 15min，用250目以上的篩網過濾收集，然后將微生物分別置于 60%,80%,95%,100%乙醇溶液中按照上述步驟連續(xù)脫水、收集；微生物與乙醇溶液的用量為100ml的乙醇溶液中加入4g IOg的濕微生物；步驟三羰基鐵沉積(A)為了將五羰基鐵液體分解成羰基鐵和一氧化碳，需要組裝一種熱分解裝置，該裝置 由攪拌器(1)、排氣口 (2)、液體填充口 (3)、反應容器(4)、加熱套(5)、溫控儀(6)、上端蓋 (7)、進氣口⑶和反應液(9)組成；在上端蓋(7)中心開孔后將攪拌器⑴的攪拌槳插入 其中；排氣口 0)，進氣口(8)、液體填充口(3)、溫控儀(6)的測溫電偶分別與端蓋上對稱 分布的四個孔相連并固定；反應容器(4)與上端蓋(7)用密封管螺紋連接成密閉容器；反 應容器(4)底部平放在加熱套( 上，反應液(9)放置在反應容器內部；該攪拌器(1) 是JJ-I機械攪拌器；該排氣口(2)是外徑為Φ8πιπι，內徑為Φ6πιπι，長40mm不銹鋼管；該液 體填充口( 是RG9600不銹鋼球閥；該反應容器(4)是壁厚為3mm，內徑為Φ 100mm，高度 為200mm的不銹鋼圓筒，端部外螺紋為G3. 1/211 ；該加熱套(5)是DZTW-IOOOml電熱套；該 溫控儀(6)是ZNHW智能溫控儀；該上端蓋(7)是壁厚為3mm、內徑為Φ 106mm、深度為35mm、 內螺紋為G3. 1/211，斷面中心開有Φ8πιπι的孔且中心孔周圍對稱分布四個Φ8πιπι的孔的不 銹鋼蓋；該進氣口⑶是外徑為Φ8πιπι，內徑為Φ6mm，長40mm不銹鋼管；該反應液(9)是五 羰基鐵、微生物乙醇混合物、二甲基甲酰胺的混合物；將步驟二制得的微生物乙醇混合物放入反應容器中，將排氣口( 與SHZ-III真 空泵相連，將進氣口(8)與氮氣氣源相連；隨后先用SHZ-III真空泵預抽真空，其真空度小 于-0. 04MPa,停止抽真空，打開氮氣氣源開關，緩慢充氮氣到常壓后，再關閉氮氣氣源；重 復抽真空、通氮氣3次；打開液體填充口(3)，迅速添加五羰基鐵液體到反應容器，關 閉液體填充口( ；用JJ-I攪拌器1以lOOr/min 150r/min的攪拌速度連續(xù)攪拌10 30min，使微生物能充分吸附五羰基鐵；(B)打開液體填充口(3)，迅速向反應容器(4)中添加二甲基甲酰胺，關閉液體填充口 (3)；在熱分解過程中會產生一氧化碳氣體，為了吸收該一氧化碳氣體需要使用一種尾氣吸 收裝置，該尾氣吸收裝置是由容器(12)、排氣管(11)和高錳酸鉀溶液(10)構成；高錳酸鉀 溶液(10)放置在容器(12)內，排氣管(11)浸沒在高錳酸鉀溶液(10)里；該容器(12)是 IOOOml的玻璃燒杯；該排氣管(11)是內徑Φ8πιπι的橡膠管；該高錳酸鉀溶液(10)是20% 濃度的高錳酸鉀溶液；將排氣口( 接排氣管(11)，通到高錳酸鉀溶液(10)中；用加熱套 (5)加熱至110°C保持恒定池 4h，期間以lOOr/min 150r/min的速度連續(xù)機械攪拌，隨后調整加熱套(5)，將混合液在150r/min 180r/min的攪拌速度下迅速升溫至146°C， 保持恒溫4h 證后，觀察無氣泡冒出時，熱分解反應結束；打開氮氣氣源開始向反應容器 (4)連續(xù)通氮氣，待反應液(9)溫度回到室溫后，停止通氮氣；用磁鐵磁選分離所得的生物 型鐵微粒；熱分解包覆結束后將在顆粒表面生成有一定厚度的羰基鐵包覆層，使微生物表 面金屬化；微生物乙醇混合物、五羰基鐵液體與二甲基甲酰胺的用量為100ml的二甲基甲酰胺 液體中加入五羰基鐵液體細1 10ml、微生物乙醇混合物Ig 5g ；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒將步驟三制得的生物型鐵微粒在真空度-0. 05MPa -0. IMPaUlO 150°C下干燥 2h 4h，隨后轉移到氮氣氛圍保護TM0917馬弗爐中700°C連續(xù)熱處理Ih 2h，隨爐冷卻， 得到以微生物為模板的電磁波吸收微粒材料。
全文摘要
本發(fā)明一種以微生物為模板的電磁波吸收微粒的制備方法，它是在微生物表面包覆有羰基鐵層，采用液相五羰基鐵熱分解工藝來實現。該方法有四大步驟步驟一對所選定的微生物模板進行預處理；步驟二脫水處理；步驟三羰基鐵沉積；步驟四干燥、熱處理制得電磁波吸收微粒。本發(fā)明取材方便，工序簡約。制備得到的微生物電磁波吸收微粒保持了微生物原有的形狀，利用了其特有的結構和表面的羰基鐵材料，使得該電磁波吸收材料在1GHz～18GHz頻段下具有的反射率大于-10dB。它在電磁吸收及防護材料技術領域里具有較好的實用價值和廣闊地應用前景。
文檔編號C01G49/16GK102070201SQ20101054385
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者張德遠, 張文強, 蔡軍 申請人:北京航空航天大學