“烯”“吸”相关——打造吸波材料的新型三维基体

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电子信息技术的发展在给人类生活和国防安全带来便利的同时,也伴随着电磁干扰、电磁辐射、信息泄露等一系列安全问题。开发高效、便携的电磁波吸收材料来解决上述安全问题势在必行。迄今为止,人们在开发“薄、轻、宽、强”的电磁波吸收材料以消除电磁辐射方面做了大量的工作。三维(3D)网络结构被认为可以延长入射波的反射/散射路径,提高材料的吸波性能。轻质泡沫和氧化铝模板已被用作3D骨架并涂覆功能粒子制备轻质高效的吸波(MA)材料。然而值得注意的是,氧化铝模板操作繁琐且泡沫本身吸波性能几乎忽略不计,耗时耗材。若能够以可加工性的吸波材料替代该骨架,或许将对复合材料的吸波性能进一步增强。因此,设计具有可加工性的吸波和结构稳定性的3D骨架结构至关重要。 近年来,氧化石墨烯(GO)气凝胶(GOA)因其具有质量轻、比表面积大、可加工性和网络互联结构等诸多独特性能而备受关注,发挥其独特的自组装三维结构用作吸波材料3D模板是可行的,但是它们的结构不稳定易塌陷和较差的吸波损耗能力是众所周知的。因此,本论文将首先提高GOA的结构强度,在保持结构的基础上提高其吸波性能,具体研究内容如下: (1)从气凝胶结构强度出发,以碳纳米管(FCNTs)和环氧树脂同时增多交联点来提高强度的方式,通过简单的水热和冷冻干燥方法制备了具有3D结构的GO/FCNTs/环氧复合气凝胶(GCEA)。环氧树脂增加了交联点,FCNTs桥接了GO片层,两者通过协同作用增强了复合气凝胶的力学性能,FCNTs的引入增加了电磁波的吸收效能。制备的3D GCEA具有优异的结构稳定性、热稳定性和机械强度,可用作吸波三维模板或作为复合材料的增强骨架。 (2)从气凝胶吸波性能出发,通过原位化学还原法还原GCEA制备得到还原氧化石墨烯复合气凝胶(RGCEA),用XRD、FT-IR、Raman、TGA和矢量网络分析仪等对复合气凝胶进行了表征和测试,并对吸波性能和吸波机理进行分析和探讨。结果表明:原位化学还原法不破坏原三维骨架GCEA的三维结构,当气凝胶的填充率为5%时,RGCEA-6取得最佳的电磁波吸收性能,厚度为2.5 mm,RL取得最小值为-48.04 dB,最大EAB为5.76 GHz,所对应厚度为2.2 mm。