杨大伟
赛轮（沈阳）轮胎有限公司 辽宁 沈阳 100142
摘要:氧化锌（ZnO）是一种应用广泛的半导体金属氧化物，其在吸波领域的应用引起了越来越多研究者的关注。研究不同的加工温度、混炼设备、加工工艺对纳米氧化锌在BR胶料中分散性的影响。结果表明,提高混炼温度,采用密炼机混炼,对提高分散性有利;混炼前先将纳米氧化锌和硬脂酸混合的加料方法,可以有效地改善纳米氧化锌在胶料中的结团现象,大大提高其分散性。
关键词:纳米氧化锌；BR胶料；分散性分析
随着科技的飞速发展，各种电子设备在日常生活、社会建设及国防安全方面发挥着重要的作用。然而，这些设备在工作过程中时刻辐射着不同波长和频率的电磁波，造成了一个令人困扰的问题，即电磁干扰(EMI)，又称电磁污染。为了应对电磁干扰，微波吸收材料应运而生。微波吸收材料是指能吸收、衰减入射的电磁波，将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失，达到减小目标雷达散射截面的隐身效果或者减少电磁干扰的目的。
1、绪论
1.1纳米氧化锌概述
纳米氧化锌（ZnO）作为纳米材料，其粒子直径处于1-100nm之间，它是自身具有独特性质的新型多功能产品，它在光学性、电学性、磁性、热学性、催化性等方面表现出很多独特的性质。人们利用这些特性制造出了许多与人类生活息息相关的东西，如光学传感器、荧光物体、紫外屏蔽材料、变阻器、压敏电阻、压电材料、图像存储材料、电源开关、高效催化剂和塑料薄膜等。
纳米氧化锌是一种具有多功能的新型材料，由于晶粒是纳米级，它的表面电子结构和内部结构发生变化，产生了只有纳米粒子才具有的特性，也就是小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应。除此之外它还具有比宏观物体更高的透明度和更高的分散性等特点。目前为止我们发现它在光学、电学、磁学、催化、热力学等方面展现出许多优异的性能，从而使得它在陶瓷、橡胶、电子、纺织、生物、涂料等许多行业成为无可替代的材料，它拥有大尺寸氧化锌所无法拥有的功能。纳米氧化锌具体可用于制作抗紫外光材料、抗菌添加剂、防火材料、光催化材料等等。因为纳米氧化锌自从被发现以来广受各界好评，所以受到世界上很多科研人员的追捧，导致了世界性的研究热潮。
1.2纳米氧化锌的制备方法
制备纳米氧化锌的方法主要分为三大类：物理法、化学法和综合法。物理法主要是通过机械粉碎作用制备纳米氧化锌；化学法主要是通过化学反应来合成产物，使分子甚至原子成核，控制生长，形成一定形貌和尺寸的纳米氧化锌；综合法就是把物理法和化学法相结合，取长补短，解决单一方法达不到的效果。其中化学法是现今最常用的方法。
1.3研究目的与意义
自从纳米技术诞生以来，因它的巨大应用前景而备受关注，纳米材料研究是现阶段材料研究的一个热点，迄今为止纳米氧化锌在制备技术已经取得了一些突破性的进展，在我国也有一些极具规模的生产厂家。但是由于纳米氧化锌的自身易团聚性质加上表面改性技术还没有发展完善，这样一来就导致了纳米氧化锌在应用过程中受到极大的制约，并限制了纳米氧化锌产业链的成长扩大。近年我国科学家在纳米氧化锌的应用研究上取得了颇为自豪的成绩，但是由于在时间上我国对纳米氧化锌的研究晚于那些发达国家，所以在应用方面我国与他们还存在着比较大的差距。在纳米氧化锌的表面改性技术，以及纳米氧化锌在个领域内的应用等问题上我国诸多纳米氧化锌的研究者所需要做的工作还有很多。所以，为了更好的把握氧化锌纳米材料发展方向，完善它在各领域内的发展，因此关注各个科研人员的工作进展，以此进一步完善和应用研究纳米材料，更加具有重要的作用。
2、相关知识
??ZnO是一种N型半导体材料，具有较大的禁带宽度（3.37eV）和较高的激子结合能(60meV)，较高的电子迁移率和热导率，同时，它还具有制备成本低、无毒性、质量轻、可降解的优点，作为功能材料具有广阔的应用前景，在气敏、发光、催化等领域具有广泛的应用，同时，氧化锌在电磁场中介电常数较大，具有优异的介电损耗和半导体性能，是一种性能优异的吸波材料，国内外许多研究人员都对其吸波性能进行了研究。
当电磁波进入吸波材料后，每传播到一个界面，会产生三种情况：1电磁波与介质直接作用，使一部分电磁波转变成热能或其他形式的能量而耗散掉；2部分电磁波进入介质内部，产生多次反射和散射，并因自身干涉相消耗散一部分；3部分电磁波穿透吸波材料成为透射波继续传播。
如果要求吸波材料能对特定频率的电磁波进行高效的吸收，实现零反射，则必须满足一定的条件，一是电磁波接触到吸波材料时，尽可能不被反射；二是进入材料内部的电磁波尽可能被全部吸收。
3、纳米氧化锌吸波材料的研究现状
微波吸收性能往往与材料的复磁导率、复介电常数、阻抗匹配有关，这些参数可以通过材料的组分、形貌、大小等来进行调节，这也是我们改进提高材料的微波吸收性能的方向。目前，国内外对纳米氧化锌吸波材料的研究有以下几个方向：
3.1形貌上的改进
研究发现，一些特殊形貌的ZnO往往表现出更优异的吸波性能。R.F.Zhuo等[1]使用两步化学气相沉积法，制备了ZnO纳米树，这种纳米树类似于全向天线，这可能在微波衰减中起着重要作用，通过测试，厚度为4.0mm的试样在4.2GHz的反射损耗可以达到-58dB。经过改进实验方法，R.F.Zhuo等[2]使用一步的化学气相沉积法制备了ZnO纳米树，这种ZnO纳米树树枝较短，较粗，但优点是制备方法简化，同样表现出了出色的微波吸收性能，厚度为4.0mm的试样在5.0GHz的反射损耗达到了-27.5dB。ChaoMa等[3]首先合成了碳酸锌纳米片，然后通过高温处理获得了多孔的ZnO纳米片，其厚度为100-500nm，多孔结构使得其微波吸收性能优异，在10.7GHz其损耗最大为-34.5dB。
3.2与其他吸波材料掺杂或复合
在ZnO中掺杂过渡金属离子，或者与碳系吸波材料进行复合可以引入其它吸波材料的优异性能。JWang等[4]利用ZnO和Fe在Ar2和H2氛围中合成了ZnO包裹的铁磁体胶囊，对8.2–18GHz的微波吸收率达到了90％，这种结构为微波吸收性能的优化提供了结构上的灵活性，而且通过异质结的协同效应，ZnO的介电损耗能力得到了增强。BiaoZhao等[5]使用水热法在Ni球上生长ZnO，合成了壳层状的Ni/ZnO复合材料，2.0mm厚的样品在13.4GHz的反射损耗达到了-48.6dB。HuifengLi等[6]将锌粉和石墨在Ar2和O2环境中加热到910°，生成了三维网格状的ZnO纳米棒，网格排列整齐，有很好的方向性，在6.2GHz其最大损耗达到了-37dB。
3.3综合运用各种方式对性能进行改进
为了进一步提高微波吸收性能，形貌的改进和掺杂复合常同时进行。XiangLiu等[7]制备了氧化还原石墨烯包裹的蛋黄壳结构的ZnO-Ni-C复合材料，这种特殊的结构调节了阻抗匹配，增加了纳米材料内部缺陷的数量，因此表现出了出色的微波吸收性能，在15.2GHz其最大损耗达到了-59.3dB。LeiWang等[8]合成了Fe3O4和多壁碳纳米管WMCNTs，然后在其中引入了纳米ZnO晶体，研究发现，纳米ZnO的介入提高了ZnO/Fe3O4/MWCNTs复合材料的阻抗匹配和微波吸收性能，在6.08GHz其最大损耗为-38.2dB。NZhang等[9]用水热法将石墨烯、ZnO和Fe3O4纳米颗粒进行复合，研究发现，Fe3O4和ZnO修饰的三维氧化还原石墨烯在涂层厚度为2mm时吸波性能最佳，在13.5GHz处反射率最低（达到–57.0dB）。
4、结束语
??目前，综合应用多种方式对形貌进行改进，并掺杂复合其他吸波材料以提高吸波性能是纳米氧化锌吸波材料研究的主要方向，在此基础上，如何实现材料的更轻、更薄也是未来需要考虑的重要因素之一。
参考文献：
[1]王小丹，铁绍龙.纳米氧化锌的性能及其在涂料中的中应用[J].电镀与涂饰，2015（3）
[2]王小丹，铁绍龙.表面改性纳米氧化锌的制备及其性能表征[J].广州化工，2017（3）
[3]竺玉书.纳米材料在涂料中的应用[J].涂料工业，2010（11）