CN109627488B - 石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料及其制备方法 - Google Patents

石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法和由该制备方法制备得到的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料，其中，所述制备方法包括以下步骤：将二价铁盐和三价铁盐溶解于水中，搅拌得到铁盐溶液；将还原氧化石墨烯溶液分散于有机醇溶剂中，搅拌得到分散液；混合铁盐溶液和分散液，并加入沉淀剂，得到混合液；将混合液移入反应釜中，加热得到反应产物；将得到的反应产物分离、洗涤并干燥，得到石墨烯复合纳米Fe3O4；将石墨烯复合纳米Fe3O4研磨，并填充至基体中，得到所述石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。本发明的技术方案能够有效提升雷达波吸收材料的吸波性能。

Description

石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料在雷达吸收材料应用技术领域，特别涉及一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法和由该制备方法制备得到的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
背景技术
雷达波吸收材料(Radar Absorbing Materials，简称RAM)是隐身材料中发展最快且应用最广泛的一类材料。它通过吸收入射的电磁波，将电磁能转化为热能而消耗或使电磁波干涉相消，减弱目标的回波强度，有效降低飞机、导弹、舰艇或坦克、装甲车等目标的雷达散射面(Radar Cross Section)，从而实现隐身的效果。波吸收材料需具备薄厚度、低密度、宽频带和强吸收的特征。波吸收材料主要包括基体和吸收剂，其中，吸收剂的填充比例和匹配程度在波吸收材料中起着非常重要的作用。
电磁波入射到材料上，会发生界面反射和透射现象。界面反射是由于电磁波传播的原介质波阻抗与材料的波阻抗不匹配而引起的，只有当材料与自由空间阻抗相接近时，电磁波才能够较多的入射到材料中。电磁波进入材料中，只有当材料的复介电常数与复磁导率足够大时，才有可能有效的损耗电磁波。在吸波材料的设计中必须同时考虑阻抗匹配与有效吸收，因此，需要研究吸波材料的复介电常数和复磁导率。
石墨烯(又称还原氧化石墨烯，简称RGO)是近年来发现的一种sp2杂化碳原子纳米材料，具有高电子传导性，良好的热稳定性，优异的机械强度，高介电性和低密度。纯RGO的高导电和电磁参数不能满足阻抗匹配的要求，因此，其微波吸收性能不足以用于广泛的应用。磁性材料Fe3O4的吸波损耗取决于它们的磁性，单独的磁性材料不能产生高介电。因此有必要将 RGO与纳米Fe3O4二者进行复合，以提升两者的吸波性能。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法，旨在有效提升雷达波吸收材料的吸波性能。
为实现上述目的，本发明提出的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法，包括以下步骤：
将二价铁盐和三价铁盐溶解于水中，搅拌得到铁盐溶液；
将还原氧化石墨烯溶液分散于有机醇溶剂中，搅拌得到分散液；
混合所述铁盐溶液和所述分散液，并加入沉淀剂，得到混合液；
将所述混合液移入反应釜中，加热得到反应产物；
将得到的反应产物分离、洗涤并干燥，得到石墨烯复合纳米Fe3O4；
将所述石墨烯复合纳米Fe3O4研磨，并填充至基体中，得到所述石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
可选地，所述二价铁盐为FeCl2、FeSO4中的至少一种；
和/或，所述三价铁盐为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3中的至少一种；
和/或，所述沉淀剂为尿素；
和/或，所述基体为石蜡。
可选地，所述三价铁盐、所述二价铁盐及所述沉淀剂的摩尔比为(1.5- 2.5):1:(2-10)。
可选地，所述还原氧化石墨烯溶液的浓度为1mg/ml-50mg/ml，且用量为有机醇溶剂质量的10％-120％。
可选地，所述有机醇溶剂为乙二醇和聚乙二醇的混合液。
可选地，所述聚乙二醇的聚合度为200-600，所述聚乙二醇用量为所述乙二醇质量的1％-20％。
可选地，按质量比计，所述石墨烯复合纳米Fe3O4粉末含量为所述基体的30％-70％。
可选地，所述“将还原氧化石墨烯溶液分散于有机醇溶剂中，搅拌得到分散液”步骤包括：
将还原氧化石墨烯溶液超声分散于有机醇溶剂中，其中，超声分散时间为10min-60min。
可选地，所述“将所述混合液移入反应釜中，加热得到反应产物”步骤包括：
将所述混合液移入反应釜中，并放入恒温箱中，于130℃-220℃的温度下加热2h-8h；
和/或，所述“将得到的反应产物分离、洗涤并干燥，得到所述石墨烯复合纳米Fe3O4”步骤包括：
将得到的反应产物采用水和乙醇的混合液磁分离洗涤3-4次，并放入真空干燥箱中于60℃-80℃的温度下进行干燥4h-6h。
本发明还提出了一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料，该石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料是由上述制备方法制备得到。
相较于现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：采用二价铁盐和三价铁盐为铁源，RGO溶液为碳源，有机醇溶剂为溶剂，并加入沉淀剂以进行溶剂热反应，制备得到波吸收性能较好的石墨烯复合纳米Fe3O4，并将其填充至基体中以得到石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。该制备方法中原料较为廉价且易获得；而且，该制备方法简便易操作，影响因素较少，易于控制，适于规模化批量生产。本发明制备得到的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料具有密度低、厚度较薄、频带较宽、波吸收较强等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例一和三中得到的石墨烯复合纳米Fe3O4之X射线衍射图；
图2为本发明实施例一和三中得到的石墨烯复合纳米Fe3O4之拉曼光谱图；
图3为本发明实施例一和二中得到的石墨烯复合纳米Fe3O4之扫描电镜图；
图4为本发明实施例三和四中得到的石墨烯复合纳米Fe3O4之透射电镜图；
图5为本发明实施例一至五中得到的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料于不同填充比下的介电常数图；
图6a，图6b，图6c，图6d及图6e分别为本发明实施例一至五中得到的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料于不同填充比下的模拟雷达波吸收图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：
将二价铁盐和三价铁盐溶解于水中，搅拌得到铁盐溶液；
将还原氧化石墨烯溶液分散于有机醇溶剂中，搅拌得到分散液；
混合所述铁盐溶液和所述分散液，并加入沉淀剂，得到混合液；
将所述混合液移入反应釜中，加热得到反应产物；
将得到的反应产物分离、洗涤并干燥，得到石墨烯复合纳米Fe3O4；
将所述石墨烯复合纳米Fe3O4研磨，并填充至基体中，得到所述石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
具体地，首先，称取一定量的二价铁盐和三价铁盐，并将其溶解于水中，搅拌便可得到混合均匀的铁盐溶液。一般地，水采用超纯水，以避免其他杂质混合影响。然后，将还原氧化石墨烯(RGO)溶液作为碳源溶液，还原氧化石墨烯(RGO)具有高电子传导性，良好的热稳定性，优异的机械强度，高介电性和低密度。并将RGO溶液分散于有机溶剂中，搅拌得到分散均匀的分散液，其中，有机溶剂一般选用醇溶剂，分散性较好且无毒。沉淀剂的加入使得其反应产物能够快速地沉淀，且沉淀较为充分。一般地，沉淀剂于混合铁盐溶液和分散液时加入。当然地，沉淀剂的加入顺序可以是直接加入铁盐溶液混合，以使得其分散较为均匀，最终能够充分发挥其沉淀作用。接着，将得到的混合液移入反应釜中进行充分反应，并将反应得到的反应产物进行分离、洗涤及干燥等操作，最终得到较为纯净的石墨烯复合纳米Fe3O4。其中，分离操作可选用离心分离、磁选分离、或其他合理且有效的分离方式。最后，对得到的石墨烯复合纳米Fe3O4进行研磨成粉末状，并将其填充至基体中，以得到雷达波吸收材料。基体通常为多孔结构，具有较大的比表面积，比如树脂或石蜡。粉末状材料能够更好地填充至基体的空隙内。
因此，可以理解的，相较于现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：采用二价铁盐和三价铁盐为铁源，RGO溶液为碳源，有机醇溶剂为溶剂，并加入沉淀剂以进行溶剂热反应，制备得到波吸收性能较好的石墨烯复合纳米Fe3O4，并将其填充至基体中以得到石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。该制备方法中原料较为廉价且易获得；而且，该制备方法简便易操作，影响因素较少，易于控制，适于规模化批量生产。本发明制备得到的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料具有密度低、厚度较薄、频带较宽、波吸收较强等特点。
可选地，二价铁盐为FeCl2、FeSO4中的至少一种。二价铁盐选用其中的一种或多种混合物，原料较为廉价且易得。一般地，二价铁盐为含水铁盐，比如FeSO4·7H2O。
可选地，三价铁盐为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3中的至少一种。三价铁盐选用其中的一种或多种混合物，原料较为廉价且易得。一般地，三价铁盐亦为含水铁盐，例如FeCl3·6H2O。
可选地，沉淀剂为尿素。尿素作为沉淀剂，加入后，其溶解后的体系为均匀体系，能够使得反应更加充分。
可选地，基体为石蜡。
可选地，三价铁盐、所石蜡为固体状，为多孔结构，可作为波吸收材料的基体，能够更好地填充石墨烯复合纳米Fe3O4粉末。述二价铁盐及所述沉淀剂的摩尔比为(1.5-2.5):1:(2-10)。三价铁盐、二价铁盐及沉淀剂的加入量要适宜，以使得产率较高。例如采用三价铁盐、二价铁盐及沉淀剂的摩尔比为 1.5:1:2、或者2.5:1:2、或者1.5:1:10、或者2.5:1:10。如若二价铁盐和三价铁盐的配比不适宜，则会有多余的二价铁盐或三价铁盐未充分参加反应，导致后续分离操作较为耗时，且产率也不高，同时，也会造成资源浪费，增加材料成本。同样地，如若沉淀剂的加入量较少，则反应产物不能充分的沉淀析出，导致最终产率较低；如若沉淀剂的加入量较多，则会有部分的沉淀剂不能充分发挥其作用，这会导致后续分离操作较为耗时，且产率也不高，同时，也会造成资源浪费，增加材料成本。
可选地，还原氧化石墨烯溶液的浓度为1mg/ml-50mg/ml，且用量为有机醇溶剂质量的10％-120％。
碳源选用还原氧化石墨烯(RGO)溶液，RGO具有高电子传导性，良好的热稳定性，优异的机械强度，高介电性和低密度。其浓度选择要适宜，例如选用其浓度为1mg/ml、或10mg/ml、或30mg/ml、或50mg/ml。并且其用量亦要选择适宜，比如加入量为有机醇溶剂的10％、或100％、或120％。如此便可使得制备得到的石墨烯复合Fe3O4为纳米级颗粒，并且使得其产率较高。
可选地，有机醇溶剂为乙二醇和聚乙二醇的混合液。乙二醇作为溶剂，具有较好的分散性，能够更充分地分散RGO溶液。聚乙二醇不仅可以作为辅助溶剂，而且加热时能够被氧化，能对其中的反应物起到保护作用，以防止少量反应物被氧化，从而影响其最终产率。
可选地，聚乙二醇的聚合度为200-600，聚乙二醇用量为所述乙二醇质量的1％-20％。聚乙二醇的聚合度选择要适宜，比如采用其聚合度为200、或400、或者600；并且加入量也要选择适宜，比如采用其加入量为乙二醇质量的1％、或者10％、或者20％，如此便可使得聚乙二醇充分发挥其分散性能和保护作用。如若聚乙二醇的加入量少于1％，则其保护作用不明显，使得反应物部分被氧化，从而降低最终得到的产品的产率；如若聚乙二醇的加入量多于20％，则部分聚乙二醇不能充分发挥其保护作用，造成资源浪费，材料成本增加；同时，也会使得该组合溶剂的分散性降低，使得RGO 溶液不能更充分的分散。
可选地，按质量比计，石墨烯复合纳米Fe3O4粉末含量为基体的30％- 70％。当将石墨烯复合纳米Fe3O4粉末填充至固体石蜡中时，其填充量也要选择适宜，以使得最终得到的波吸收材料之波吸收较强，例如采用其填充量占石蜡质量的30％、或50％、或70％。如若石墨烯复合纳米Fe3O4粉末的填充量少于30％，则最终得到的波吸收材料之波吸收性能不够强；如若其填充量多于70％，则有部分石墨烯复合纳米Fe3O4粉末不能充分发挥其吸波性能，造成资源浪费，而且增加材料成本。
可选地“将还原氧化石墨烯溶液分散于有机醇溶剂中，搅拌得到分散液”步骤包括：
将还原氧化石墨烯溶液超声分散于有机醇溶剂中，其中，超声分散时间为10min-60min。
采用超声分散操作，能够使得RGO溶液分散得更为充分，从而得到较为均匀的分散液。超声时间一般选用10min、20min、40min、或者60min，以保证超声分散效果较好，从而得到的分散液较为均匀。
可选地，“将混合液移入反应釜中，加热得到反应产物”步骤包括：
将所述混合液移入高压反应釜中，并放入恒温箱中，于130℃-220℃的温度下加热2h-8h。
具体地，将混合液移入聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜中，并放入恒温箱中，于130℃、或180℃、或220℃的恒定温度下，加热一定时间，加热时间一般为2h-8h，例如2h、或5h、或8h。如此以保证反应更加充分且完全进行，从而保证其产率较高。
可选地，“将得到的反应产物分离、洗涤并干燥，得到石墨烯复合纳米 Fe3O4”步骤包括：
将得到的反应产物采用水和乙醇的混合液磁分离洗涤3-4次，并放入真空干燥箱中于60℃-80℃的温度下进行干燥4h-6h。
由于反应产物会掺杂有未反应的物质，需要对得到的反应产物进行分离，以得到较纯净的石墨烯复合纳米Fe3O4，并且掺入的杂质不具有磁性，而石墨烯复合纳米Fe3O4具有磁性，故采用磁分离的方式可以更有效地将石墨烯复合纳米Fe3O4与杂质分离开，从而有效地提高产品的纯度和产率。并且，对石墨烯复合纳米Fe3O4表面进行洗涤，一般采用超纯水和乙醇的混合液，以清除其表面少量附着物，最终得到的产品质量较好，纯度较高。洗涤次数一般以3-4次为宜。最后将洗涤后的产品放入真空干燥箱中进行干燥操作，干燥温度可选用60℃或80℃，优选60℃，但是干燥温度不能超过 80℃，否则四氧化三铁就会被氧化为三氧化二铁。干燥时间可选用4h或 6h，优选6h；最终得到干燥的产品，以便于储存。
本发明还提出了一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料，该石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料由上述制备方法制备得到。
以下通过具体实施例对本发明石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法和由制备方法制备得到的雷达波吸收材料进行详细说明。
实施例一
首先，称取9.73g FeCl3·6H2O和5.56g FeSO4·7H2O溶于10mL超纯水中，再加入4.8g尿素，搅拌得到均匀溶液。取16mL浓度为4mg/mL的 RGO溶液分散于23mL的乙二醇和1mL的聚乙二醇-400的混合溶液中，搅拌超声20min后得到的分散液倒入前面得到的均匀溶液中，混合搅拌一定时间后，缓慢转移到100mL聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜中，放入恒温干燥箱中，于160℃的温度下加热反应5h，取出高压反应釜后自然冷却至室温。反应结束后得到的反应产物为黑色溶液，采用体积比为1:1的乙醇和超纯水混合液磁分离洗涤3-4次，洗涤后放入真空干燥箱中，于60℃的温度下干燥6h得到黑色粉末，即为石墨烯复合纳米Fe3O4。最后将得到的黑色粉末进行研磨，并将其以70％的质量比填充至石蜡基体至，便可得到石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
实施例二
首先，称取9.73g FeCl3·6H2O和5.56g FeSO4·7H2O溶于10mL超纯水中，再加入4.8g尿素，搅拌得到均匀溶液。取16mL浓度为34mg/mL的 RGO溶液分散于23mL的乙二醇和1mL的聚乙二醇-400的混合溶液中，搅拌超声20min后得到的分散液倒入前面得到的均匀溶液中，混合搅拌一定时间后，缓慢转移到100mL聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜中，放入恒温干燥箱中，于160℃的温度下加热反应5h，取出高压反应釜后自然冷却至室温。反应结束后得到的反应产物为黑色溶液，采用体积比为1:1的乙醇和超纯水混合液磁分离洗涤3-4次，洗涤后放入真空干燥箱中，于60℃的温度下干燥6h得到黑色粉末，即为石墨烯复合纳米Fe3O4。最后将得到的黑色粉末进行研磨，并将其以30％的质量比填充至石蜡基体至，便可得到石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
实施例三
首先，称取9.73g FeCl3·6H2O和5.56g FeSO4·7H2O溶于10mL超纯水中，再加入4.8g尿素，搅拌得到均匀溶液。取15mL浓度为6mg/mL的 RGO溶液分散于24mL的乙二醇和1mL的聚乙二醇-600的混合溶液中，搅拌超声20min后得到的分散液倒入前面得到的均匀溶液中，混合搅拌一定时间后，缓慢转移到100mL聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜中，放入恒温干燥箱中，于160℃的温度下加热反应5h，取出高压反应釜后自然冷却至室温。反应结束后得到的反应产物为黑色溶液，采用体积比为1:1的乙醇和超纯水混合液磁分离洗涤3-4次，洗涤后放入真空干燥箱中，于60℃的温度下干燥6h得到黑色粉末，即为石墨烯复合纳米Fe3O4。最后将得到的黑色粉末进行研磨，并将其以60％的质量比填充至石蜡基体至，便可得到石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
实施例四
首先，称取9.73g FeCl3·6H2O和5.56g FeSO4·7H2O溶于10mL超纯水中，再加入4.8g尿素，搅拌得到均匀溶液。取15mL浓度为11mg/mL的 RGO溶液分散于24mL的乙二醇和1mL的聚乙二醇-600的混合溶液中，搅拌超声20min后得到的分散液倒入前面得到的均匀溶液中，混合搅拌一定时间后，缓慢转移到100mL聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜中，放入恒温干燥箱中，于160℃的温度下加热反应5h，取出高压反应釜后自然冷却至室温。反应结束后得到的反应产物为黑色溶液，采用体积比为1:1的乙醇和超纯水混合液磁分离洗涤3-4次，洗涤后放入真空干燥箱中，于60℃的温度下干燥6h得到黑色粉末，即为石墨烯复合纳米Fe3O4。最后将得到的黑色粉末进行研磨，并将其以50％的质量比填充至石蜡基体至，便可得到石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
实施例五
首先，称取9.73g FeCl3·6H2O和5.56g FeSO4·7H2O溶于10mL超纯水中，再加入4.8g尿素，搅拌得到均匀溶液。取15mL浓度为19mg/mL的 RGO溶液分散于24mL的乙二醇和1mL的聚乙二醇-600的混合溶液中，搅拌超声20min后得到的分散液倒入前面得到的均匀溶液中，混合搅拌一定时间后，缓慢转移到100mL聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜中，放入恒温干燥箱中，于160℃的温度下加热反应5h，取出高压反应釜后自然冷却至室温。反应结束后得到的反应产物为黑色溶液，采用体积比为1:1的乙醇和超纯水混合液磁分离洗涤3-4次，洗涤后放入真空干燥箱中，于60℃的温度下干燥6h得到黑色粉末，即为石墨烯复合纳米Fe3O4。最后将得到的黑色粉末进行研磨，并将其以40％的质量比填充至石蜡基体至，便可得到石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料。
对实施例一至五得到的产品进行性能表征，即利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪鉴别得到的产物，利用扫描电镜观察得到的石墨烯复合纳米Fe3O4的形貌，利用透射电子显微镜表征得到的石墨烯复合纳米Fe3O4尺寸大小，,利用矢量网络分析仪测试制备的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料于不同填充比下的介电常数，以及利用传输线理论同时结合MATLAB模拟得到的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料于不同填充比下的吸波性能。其表征结果见图1至图6。
请参照图1，从检测得到的结果可以看出，制备得到的产物为纳米 Fe3O4。实例一(见图1a)和实例三(见图1b)在30.4°，35.7°，43.3°， 53.9°，57.3°和62.9°的6个峰均跟纯Fe3O4标准卡片(JCPDS no.19-0629)一致，故可以判断产物为Fe3O4。
请参照图2，利用拉曼光谱仪鉴别得到的产物。结果表明，制备得到的产物为石墨烯复合纳米Fe3O4。实施例一(见图2a)和实施例三(见图2b) 中都表现出D带(1350cm-1)和G带(1590cm-1)的存在，表明有RGO的存在，另外Fe3O4拉曼特征峰大约出现在675cm-1处，故可以判断产物为石墨烯复合纳米Fe3O4。
请参照图3，利用扫描电镜观察所制备的石墨烯复合纳米Fe3O4形貌。结果表明，随着石墨烯在石墨烯复合纳米Fe3O4中的比例增加，可以明显观察到两种状态。如实施例一(见图3a)是石墨烯在石墨烯复合纳米Fe3O4中占低比例时，只能明显观察到纳米Fe3O4；实施例二(见图3b)是石墨烯在石墨烯复合纳米Fe3O4中占高比例时，能明显同时观察到石墨烯和纳米 Fe3O4，且是较少量纳米Fe3O4复合在石墨烯中。
请参照图4，利用透射电镜观察所制备的石墨烯复合纳米Fe3O4的分布和尺寸。结果表面，随着石墨烯在石墨烯复合纳米Fe3O4中的比例增加，可以明显观察石墨烯的出现。实施例三(见图4a)是石墨烯在石墨烯复合纳米 Fe3O4中占较低比例时，只能明显观察到2nm-4nm的Fe3O4；随着石墨烯在石墨烯复合纳米Fe3O4中的比例增加，如实施例四(见图4b)可以明显观察石墨烯的出现，少量石墨烯缠绕分散在纳米Fe3O4中。
请参照图5，利用矢量网络分析仪测试不同实施例制备的粉末以适当质量比填充到石蜡基体中的介电常数。结果表明，不同比例石墨烯复合纳米 Fe3O4只要选择适当质量比填充到石蜡基体中，能够得到近似的介电常数实部、介电常数虚部、磁导率实部、磁导率虚部、介电损耗正切和磁损耗正切。因此，可以通过调节石墨烯在石墨烯复合纳米Fe3O4中的占比和选择适当质量比填充到石蜡基体中，来制备得到一定介电常数范围的石墨烯复合纳米Fe3O4
请参照图6，利用传输线理论，同时结合MATLAB模拟出不同实施例制备的粉末以不同质量比填充到石蜡基体中的吸波性能。如实施例一(见图 6a)得到的粉末以70％质量比填充到石蜡基体中，当厚度为2mm时吸收频带(低于-10dB)达2.64GHz(9.44～12.08GHz)，最大反射损耗达-41.49 dB；如实施例三(见图6b)得到的粉末以60％质量比填充到石蜡基体中，当厚度为2mm时吸收频带(低于-10dB)达2.4GHz(9.36～11.76GHz)，最大反射损耗达-36.25dB；如实施例四(见图6c)得到的粉末以50％质量比填充到石蜡基体中，当厚度为2mm时吸收频带(低于-10dB)达2.72GHz (9.44～12.16GHz)，最大反射损耗达-46.42dB；如实施例五(见图6d)得到的粉末以40％质量比填充到石蜡基体中，当厚度为2mm时吸收频带(低于-10dB)达4.96GHz(13.04～18GHz)，最大反射损耗达-47.53dB；如实施例二(见图6e)得到的粉末以30％质量比填充到石蜡基体中，当厚度为2mm 时吸收频带(低于-10dB)达4.56GHz(11.92～16.48GHz)，最大反射损耗达-47.6dB。
因此，由上述测试结果可以看出，本发明通过调节石墨烯的加入比例和将得到的石墨烯复合纳米Fe3O4以适宜质量比填充至石蜡基体中，可以制备出一定范围的介电常数复合材料，从而能够制备出不同应用需求的雷达波吸收材料。并且制备得到雷达波材料具有密度较低，厚度较薄，频带较宽，波吸收性能较强等特点。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法，其特征在于，该制备方法的步骤如下：
将二价铁盐和三价铁盐溶解于水中，搅拌得到铁盐溶液；
将还原氧化石墨烯溶液分散于有机醇溶剂中，搅拌得到分散液；
混合所述铁盐溶液和所述分散液，并加入尿素作为沉淀剂，得到混合液；
将所述混合液移入反应釜中，加热得到反应产物；
将得到的反应产物分离、洗涤并干燥，得到石墨烯复合纳米Fe3O4；
将所述石墨烯复合纳米Fe3O4研磨，并填充至基体中，得到所述石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料，所述基体为多孔结构；
所述还原氧化石墨烯溶液的浓度为34mg/ml-50mg/ml，且用量为有机醇溶剂质量的10％-120％，所述有机醇溶剂为乙二醇和聚乙二醇的混合液，所述聚乙二醇的聚合度为200-600，所述聚乙二醇用量为所述乙二醇质量的1％-20％；
按质量比计，所述石墨烯复合纳米Fe3O4粉末含量为所述基体的30％-70％；
所述二价铁盐为FeCl2、FeSO4中的至少一种；
所述三价铁盐为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3中的至少一种；
所述基体为石蜡。
2.如权利要求1所述的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法，其特征在于，所述三价铁盐、所述二价铁盐及所述沉淀剂的摩尔比为(1.5-2.5):1:(2-10)。
3.如权利要求1至2中任一项所述的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法，其特征在于，所述“将还原氧化石墨烯溶液分散于有机醇溶剂中，搅拌得到分散液”步骤包括：
将还原氧化石墨烯溶液超声分散于有机醇溶剂中，其中，超声分散时间为10min-60min。
4.如权利要求1至2中任一项所述的石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料的制备方法，其特征在于，所述“将所述混合液移入反应釜中，加热得到反应产物”步骤包括：
将所述混合液移入反应釜中，并放入恒温箱中，于130℃-220℃的温度下加热2h-8h；和/或，
所述“将得到的反应产物分离、洗涤并干燥，得到所述石墨烯复合纳米Fe3O4”步骤包括：
将得到的反应产物采用水和乙醇的混合液磁分离洗涤3-4次，并放入真空干燥箱中于60℃-80℃的温度下进行干燥4h-6h。
5.一种石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料，其特征在于，该石墨烯复合纳米Fe3O4雷达波吸收材料由权利要求1至4中任一项所述的制备方法制备得到。
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