三維結構石墨烯復合材料的制備及其吸波性能的研究.pdf

1、石墨烯是由六個sp2雜化的碳原子組成的二維層狀材料。由于其具有非常優(yōu)異的導電性能、導熱性能、機械性能以及超高的比表面積引起了研究人員的廣泛關注。隨著電子設備和通訊設施的加速發(fā)展，電磁波輻射已經(jīng)成為一個污染性問題，對精密設備以及人的健康有著很大影響，因此越來越多的研究將各項性能優(yōu)異的石墨烯應用于吸波材料，但大部分研究還局限在二維石墨烯及其復合物。將石墨烯作為吸波功能體填料應用于基體材料中容易帶來分散性差、高界面接觸電阻等問題。由二維石墨烯

2、材料通過冷凍干燥等方法獲得的石墨烯三維結構避開了二維石墨烯的分散性差導致團聚的問題，且保持了二維石墨烯的導電、比表面積大優(yōu)點，同時還具有質量輕的特點。本文對三維石墨烯及其復合結構的吸波行為與機理進行了研究，為其作為一種高效、輕質、柔性吸波材料，在航天、航空、電子等領域的應用進行了初步探索。
　　本文主要開展了以下研究工作：通過冷凍干燥法制備了三維氧化石墨烯結構，通過在氮氣氣氛中進行高溫反應將其進一步還原為超輕三維多孔石墨烯結構，對

3、其吸波性能進行了考察。以聚氨酯泡沫為模板，維生素C作為還原劑，使石墨烯附著在聚氨酯泡沫，并且在聚氨酯骨架上包覆一層聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜，從而制備了高彈性的三維聚氨酯/石墨烯/硅橡膠（PU/RGO/PDMS）復合材料并對其吸波性能、動態(tài)力學性能行了考察。主要的研究結論如下：
　?。?）經(jīng)過熱還原的超輕三維多孔導電的石墨烯具有優(yōu)異的吸波性能和導電性。由于其密度非常低，以三維石墨烯作為吸波劑在基體中的含量也非常低。石墨烯含量為

4、~1wt%的三維石墨烯/石蠟材料最小的反射損失為-44.5 dB，反射損失小于-10 dB的頻率范圍從9.36 GHz到16.83 GHz，頻帶寬度達到了7.47 GHz，材料厚度僅為3.5 mm。這種超輕三維石墨烯材料為低負載量的吸波材料應用在航天航空領域提供了可能。
　　（2）以聚氨酯泡沫為模板制備的PU/RGO/PDMS復合材料具有優(yōu)良的壓縮回彈性能，并且密度僅為98.4 mg/cm3。最小的反射損失達到了-35.8 dB，