三維結(jié)構(gòu)石墨烯復(fù)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(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能、機(jī)械性能以及超高的比表面積引起了研究人員的廣泛關(guān)注。隨著電子設(shè)備和通訊設(shè)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(shè)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(xiàng)性能優(yōu)異的石墨烯應(yīng)用于吸波材料，但大部分研究還局限在二維石墨烯及其復(fù)合物。將石墨烯作為吸波功能體填料應(yīng)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(jié)構(gòu)避開了二維石墨烯的分散性差導(dǎo)致團(tuán)聚的問題，且保持了二維石墨烯的導(dǎo)電、比表面積大優(yōu)點(diǎn)，同時還具有質(zhì)量輕的特點(diǎn)。本文對三維石墨烯及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸波行為與機(jī)理進(jìn)行了研究，為其作為一種高效、輕質(zhì)、柔性吸波材料，在航天、航空、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)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(jié)構(gòu)，通過在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行高溫反應(yīng)將其進(jìn)一步還原為超輕三維多孔石墨烯結(jié)構(gòu)，對

3、其吸波性能進(jìn)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(fù)合材料并對其吸波性能、動態(tài)力學(xué)性能行了考察。主要的研究結(jié)論如下：
　　（1）經(jīng)過熱還原的超輕三維多孔導(dǎo)電的石墨烯具有優(yōu)異的吸波性能和導(dǎo)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(dá)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(fù)載量的吸波材料應(yīng)用在航天航空領(lǐng)域提供了可能。
　?。?）以聚氨酯泡沫為模板制備的PU/RGO/PDMS復(fù)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(dá)到了-35.8 dB，