浅谈石墨烯基复合材料在吸波领域的应用研究

材料写作网    时间: 2020-07-01 09:06:16     阅读:次

摘 要：随着现代科技的进步，电磁波污染危害越来越严重，吸波材料逐渐成为对民用以及国防等领域具有重要意义的研究方向。石墨烯作为一种新兴的单原子层二维纳米材料，是目前吸波领域的研究热点。本文简要介绍了石墨烯基高分子复合材料、石墨烯基磁性复合材料、石墨烯基陶瓷复合材料在吸波领域的研究进展，结果表明石墨烯基复合材料在吸波领域具有良好的应用前景。

关键词：石墨烯;复合材料;吸波

随着电磁污染越来越严重，吸波材料在民用以及国防等领域具有越来越重要的地位，对其的研究也越来越多。目前对吸波材料的主要要求特点为'薄、轻、宽、强“，即在低厚度、低密度的情况下要求其吸波效果显著^[1]。石墨烯作为一种新兴的碳二维纳米材料，其独特的结构使其拥有优良的电学，光学，热学以及优异的机械性能等^[2]，为了拓宽其应用领域，通常将石墨烯与不同的材料混合，从而制备性能优良的复合材料。

一、石墨烯基高分子复合材料的吸波性能

将石墨烯材料与高分子进行复合用来制备吸波材料是目前吸波领域的重点研究方向。Singh等^[3]通过热剥离氧化石墨的方法制备得到具有层状多孔结构的还原氧化石墨烯（RGO）。通过将不同质量分数（2%、4%和10%）的RGO分散到丁腈橡胶基体中，制备得到复合材料。通过波导法测量RGO/丁腈橡胶复合材料的复介电常数和复磁导率，模拟研究表明，当RGO在丁腈橡胶基体中的质量分数为10wt%时，复合材料的有效吸收带宽（<-10dB）为7.5-12GHz，其在厚度为3mm时，在9.6GHz处具有最大反射损失值为-57dB。

Ren等^[4]以环氧氰酸酯为基体，石墨烯纳米片为吸收剂，制备得到吸波复合材料。复合材料的显微结构表明石墨烯纳米片均匀分散于高分子基体中。复合材料的复介电常数随着石墨烯填料含量的增加而增加。作为吸收材料，石墨烯/环氧氰酸酯复合材料显示出优良的吸波性能。当石墨烯含量为3wt%时，复合材料的有效吸收带宽（<-10dB）为5.8-6.6GHz，其在厚度为3mm时，在5.8GHz处具有最大反射损失值为-15.7dB。研究发现随着复合材料厚度的增加，最小反射损失向低频区移动（从10.2GHz到4.5GHz），并在4mm厚度时，在4.5GHz处获得最小反射损失值-21.4dB。

二、石墨烯基磁性复合材料的吸波性能

制备具有可调节电磁性能的轻质高效的微波吸收材料是目前吸波领域的研究热点和巨大挑战。Zhang等在还原的氧化石墨烯上负载NiFe₂O₄

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