石墨烯基纳米杂化材料的制备及其吸波性能研究

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石墨烯是碳原子以蜂巢状晶格结构紧密堆积而成的一种典型的二维纳米材料。它具有良好的电性能、机械性能以及优良的热稳定性能。石墨烯在常温下存在量子霍尔效应,其电子迁移率受温度变化影响较小,在50~500 K之间,单层石墨烯的电子迁移率保持在15000cm/(V·s)左右,是一种新型的微波吸收和电磁屏蔽材料。本论文分别采用水热法以及辐射还原法制备了石墨烯-铁氧体纳米复合材料,系统研究了材料的吸波性能,阐释了吸波机理,具体如下:1.水热法制备石墨烯-四氧化三铁纳米复合材料及其吸波性能研究通过水热法制备了石墨烯-四氧化三铁纳米杂化材料(r GO-Fe3O4)。在水热反应过程中,氧化石墨烯(GO)被还原为石墨烯(r GO),生成的Fe3O4纳米粒子均匀负载到r GO纳米片层上。制备的r GO-Fe3O4纳米复合材料,厚度为1.6 mm时,最佳反射损耗值(RL)为-34.4 d B,有效吸收带宽(RL≤-10 d B)高达3.8 GHz。此外,当样品厚度为6.5 mm时,最小RL值为-37.5 d B,有效吸收带宽为1.9 GHz。主要吸波机理有电导率损耗、极化损耗、涡流损耗和自然谐振。制备的r GO-Fe3O4纳米复合材料可作为高效的电磁波吸收材料。2.r GO-Fe3O4纳米复合材料的退火处理及其吸波性能研究对制得的r GO-Fe3O4纳米复合材料进行退火处理,在1000 oC退火2 h后,制得的r GO-Fe3O4-3样品在材料厚度为7.7 mm时,在12.0 GHz处的最大反射损耗为-41.2 d B,有效吸收带宽为2.2 GHz。结果表明,r GO-Fe3O4-3样品具有优异的电磁波吸收性能。3.辐射法制备石墨烯-铁氧体纳米复合材料及其吸波性能研究通过γ射线辐射法合成FenOm(Fe2O3和Fe3O4组成)纳米颗粒均匀负载的r GO纳米复合材料(r GO-FenOm)。当材料厚度为8.1 mm时,在17.0 GHz的最小RL值为-42.7 d B,有效吸收带宽高达5.7 GHz,范围为12.3~18 GHz。电导率损耗、极化损耗、涡流损耗和自然共振是电磁波衰减的主要因素。制备的r GO-FenOm纳米复合材料是一种很好的吸波材料。
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