專利名稱：Fe/Si₃N₄多層納米膜電磁波吸收涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電磁波吸收涂層材料，具體是指一種鐵磁/介質(zhì) 多層納米膜電磁波吸收涂層材料。
背景技術(shù)：
電磁波吸收涂層材料的研究由于電子信息工程的蓬勃發(fā)展需求益顯 迫切。傳統(tǒng)的鐵磁金屬及其合金材料已很難滿足各種使用場(chǎng)合的要求，促成了各種新型的 電磁波吸收材料的研發(fā)，例如多晶鐵纖維、導(dǎo)電性高聚合物、手征材料、耐高溫陶瓷材料、多 頻段吸波材料、智能吸波材料和納米吸波材料等。其中納米吸波材料是研究的重點(diǎn)，也是極 具應(yīng)用前景的吸波材料。特別是鐵磁/介質(zhì)磁性納米多層膜吸波材料具有多種特殊的物理 效應(yīng)，表現(xiàn)出奇特的電學(xué)、力學(xué)和磁學(xué)特性，不僅在多層膜內(nèi)產(chǎn)生交換耦合作用，從而衰減 電磁波，同時(shí)在微波波段內(nèi)還產(chǎn)生頻率共振效應(yīng)，將進(jìn)入的電磁波頻率進(jìn)行自然調(diào)制，使入 射電磁波失去本征特征。因此鐵磁/介質(zhì)磁性納米多層膜吸波材料的性能優(yōu)于目前所有其 它類型的吸波材料，集吸波性能優(yōu)異、吸波頻帶寬和比重小等一系列優(yōu)點(diǎn)于一身，幾十納米 的膜相當(dāng)于幾十微米厚的傳統(tǒng)吸波材料的吸收效果，必將成為研究吸波材料的首選，并將 為吸波材料開辟廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提出一種吸波性能優(yōu)異、吸波頻帶 寬和比重小的Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層材料。提供、使用一種Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層，包括環(huán)氧型樹脂或丙烯酸 型聚氨酯型有機(jī)涂料層和Fe/Si3N4納米膜層，所述Fe/Si3N4納米膜層包括用卷繞鍍膜機(jī)磁 控濺射交替沉積的Fe層和Si3N4層，總層數(shù)為161-201層，其中Fe每層厚度為3-5nm，Si3N4 每層厚度為4-6nm，所述納米膜層總厚度為550-1 lOOnm。所述Fe/Si3N4納米膜層的Fe膜層數(shù)是2-200的偶數(shù)層，Si3N4膜的層數(shù)是1-201 的奇數(shù)層。所述Fe每層厚度最佳為3nm，Si3N4每層厚度最佳為5nm。所述Fe/Si3N4納米膜層的總厚度最佳為700nm_900nm。用于多層納米膜的鐵磁材料有Fe、Ni、Co及其合金FeNi、FeCo, FeNiCo, NiCo，介 質(zhì)材料可選用A1203、TiO2, ZrO, ZnO、SiC，Si3N4, SiOx及TiC，BN和AlN等。本實(shí)用新型鐵 磁膜選擇Fe，其原因是Fe具有良好的軟磁性能和較低的矯頑力，材料成本低，比重較小，成 膜工藝性能好。介質(zhì)則選用Si3N4膜，Si3N4除具有良好的介質(zhì)特性外，它與Fe膜配合層間 介面可引起垂直各向異性，從而降低該平面的單軸各向異性，同時(shí)Fe膜和Si3N4膜的非晶態(tài) 結(jié)構(gòu)可使各向異性的漂移減??；Si3N4比重小，成膜工藝性能好也是被選擇的重要原因。同 時(shí)也考慮了在制備多層膜過程中，反應(yīng)氣體是N2，而非O2或C等，即使N2氣氛對(duì)Fe有微量 的污染，形成的微量FeN仍然是良好的軟磁材料特性。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果具有優(yōu)良的電磁波吸收特性，在 1GHZ-5GHZ波段衰減達(dá)到8-10dB，特別是在低頻波段(S波段)的吸收率比常規(guī)羰基鐵粉涂 層大幅提升。所述Fe/Si3N4多層納米膜涂層的面密度約2kg/m2，是較理想的輕質(zhì)涂層。
圖1是所述Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層中納米膜層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是所述納米膜層沉積在基底上的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層，包括環(huán)氧型樹脂或丙烯酸型聚氨酯型有機(jī) 涂料層和Fe/Si3N4納米膜層。如圖1所示，所述Fe/Si3N4納米膜層包括用卷繞機(jī)磁控濺射 交替沉積的Fe層12和Si3N4層11，總層數(shù)為161-201層，其中Fe每層厚度為3-5nm, Si3N4 每層厚度為4-6nm，所述納米膜層總厚度為550-1 lOOnm。其制備方法具體敘述如下一、先制備Fe/Si3N4多層納米膜。圖2中10是25微米厚的基底，是一種水溶型的有機(jī)薄膜；11是Si3N4膜，厚度 4-6nm ;12是Fe膜，厚度3-5nm ；所述Fe/Si3N4多層納米膜總層數(shù)為161-201層，其中，Si3N4 膜是1-201的奇數(shù)層，F(xiàn)e膜是2-200的偶數(shù)層，是采用卷繞鍍膜機(jī)在水溶型有機(jī)薄膜基底 10上交替濺射Si3N4膜和Fe膜沉積而成的，即每沉積一層Si3N4膜后，再沉積一層Fe膜，如 此順序重復(fù)沉積，直至總層數(shù)達(dá)到161-201層。這樣Si3N4膜和Fe膜多層復(fù)合后的Fe/Si3N4 納米膜層總厚度達(dá)到550nm-llOOnm，優(yōu)選為700nm-900nm。所述Fe膜層是采用常規(guī)直流磁控濺射方法沉積的，每層厚度控制在3-5nm，優(yōu)選為 3nm,工作氣體是氬氣(Ar)氣，濺射壓強(qiáng)為0. 1-0. 5Pa,優(yōu)選為0. 3Pa。所述Si3N4膜層是用常 規(guī)的中頻磁控反應(yīng)濺射方法沉積的，每層厚度控制在4-6nm，優(yōu)選為5nm，工作氣體是氬氣，反 應(yīng)氣體是氮(N2)氣，氮和氬的比(N2 Ar)是1 2，濺射壓強(qiáng)0.4-0.8 ￡1，優(yōu)選為0.6卩￡1。二、制備Fe/Si3N4多層納米膜粉體。將所述沉積在水溶性基底膜10上的Fe/Si3N4多層納米膜一起放入水中，由于水溶 性基底10是溶于水的，而Fe/Si3N4多層納米膜是不溶于水的，經(jīng)水浸泡后，基底10溶于水 中，F(xiàn)e/Si3N4多層納米膜則沉積在水下，經(jīng)多次沖洗過濾就得到片狀的Fe/Si3N4多層納米材 料，再將其烘干，研磨，即獲得Fe/Si3N4多層納米膜粉體。三、制備Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層。將第二步制備的Fe/Si3N4多層納米膜粉體與有機(jī)涂料按一定比例混合，充分?jǐn)?拌，使Fe/Si3N4多層納米膜粉體均勻分散于有機(jī)涂料中，即制成Fe/Si3N4多層納米膜電磁波 吸收涂層。有機(jī)涂料可根據(jù)不同用途選用環(huán)氧型樹脂或丙稀酸型聚氨酯型涂料。Fe/Si3N4 多層納米膜粉體與有機(jī)涂料的比(重量比)一般是8 2或7 3。
權(quán)利要求一種Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層，其特征在于包括環(huán)氧型樹脂或丙烯酸型聚氨酯型有機(jī)涂料層和Fe/Si3N4納米膜層，所述Fe/Si3N4納米膜層包括用卷繞鍍膜機(jī)磁控濺射交替沉積的Fe層和Si3N4層，總層數(shù)為161 201層，其中Fe每層厚度為3 5nm，Si3N4每層厚度為4 6nm，所述納米膜層總厚度為550nm 1100nm。
2.如權(quán)利要求1所述的Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層，其特征在于所述Fe/ Si3N4納米膜層的Fe膜層數(shù)是2-200的偶數(shù)層，Si3N4膜的層數(shù)是1-201的奇數(shù)層。
3.如權(quán)利要求1所述的Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層，其特征在于所述Fe每 層厚度最佳為3nm，Si3N4每層厚度最佳為5nm。
4.如權(quán)利要求1所述的Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層，其特征在于所述Fe/ Si3N4納米膜層的總厚度最佳為700nm-900nm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種Fe/Si3N4多層納米膜電磁波吸收涂層，包括環(huán)氧型樹脂或丙烯酸型聚氨酯型有機(jī)涂料層和Fe/Si3N4納米膜層，所述Fe/Si3N4納米膜層包括用卷繞鍍膜機(jī)磁控濺射交替沉積的Fe層和Si3N4層，總層數(shù)為161-201層，其中Fe每層厚度為3-5nm，Si3N4每層厚度為4-6nm，所述納米膜層總厚度為550nm-1100nm。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果具有優(yōu)良的電磁波吸收特性，在1GHZ-5GHZ波段衰減達(dá)到8-10dB，特別是在低頻波段(S波段)的吸收率比常規(guī)羰基鐵粉涂層大幅提升。所述Fe/Si3N4多層納米膜涂層的面密度約2kg/m2，是較理想的輕質(zhì)涂層。
文檔編號(hào)C09D163/00GK201713474SQ20102016326
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者曾鴻斌 申請(qǐng)人:深圳市海森應(yīng)用材料有限公司