CN114085649A - 一种非金属石墨烯基复合吸波材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决目前铁磁性金属基吸波材料存在高密度、吸波频带窄和耐腐蚀性差的缺点以及二次复合过程中石墨烯团聚的问题。本发明涉及一种非金属石墨烯基复合吸波材料及其制备方法。该方法操作简单,便于大规模生产;得到的复合吸波材料不包含金属,既能保留住石墨烯材料轻质的特点又具有良好吸波性能。该方法包括如下步骤:步骤I:将氧化石墨烯浆料和蒽醌类化合物在液相中均匀混合;步骤II:用步骤I中得到的材料转移至反应釜中进行水热反应;步骤III:用步骤II中得到水凝胶进行冷冻干燥制备还原氧化石墨烯@小分子蒽醌化合物复合材料。通过改变小分子蒽醌化合物的含量能够对还原氧化石墨烯的电导率进行调控,从而实现其吸波性能的调控。

Description

一种非金属石墨烯基复合吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明属于吸波材料技术领域,涉及一种非金属石墨烯基复合材料及其制备方法、非金属石墨烯基吸波材料。
背景技术
吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波,并将其电磁能转换成热能或其它形式的能量而耗散掉,或使电磁波因干涉而消失的一类材料。随着微波和通讯技术的飞速发展,特别是移动通信、计算机、家用电器的日益普及,日趋严峻的电磁污染对环境和生物安全的威胁日益被人们重视。研究发现,电磁辐射对生物肌体具有伤害。早在20年前专家就曾指出:数以百万计的人由于长期暴露在来自电缆和家庭电器的电磁辐射中,所面对的患癌症和退化性疾病的危险正在增加,高频电磁波对生物肌体细胞、神经系统、循环系统、免疫、生殖和代谢功能具有极强的辐射伤害,对公众身体有着长期潜在的威胁和影响。电磁辐射对家用电器、医疗设备、军事设施、航空的强干扰甚至还会造成灾难性后果。此外,电磁元器件的电磁干扰、电磁信息泄密等问题也引起了人们的广泛关注。在军事领域,军事设施的电磁隐身,微波吸收材料扮演十分重要的角色。吸波材料的需求量逐年快速增加,同时对吸波材料的性能要求也越来越高。
传统的金属基磁性材料,如铁氧体、金属粉末,由于磁性强、磁损耗大、成本低,在某些特殊频率具有较强的吸波能力。但其高密度、易团聚、吸波频带窄和耐候性差等缺点限制了铁磁性材料作为高性能吸波材料的应用。石墨烯是2004年首次发现的一种新型的二维纳米材料,其神奇的二维结构使其具有独特的理化性能。正是由于其优异的电学、热学、力学等性能使得石墨烯有可能取代传统铁磁材料成为一种新型的电磁波吸收材料。到目前为止,研究者们对石墨烯这种新型吸波材料做了大量的研究。但是由于石墨烯较高的电导率,其介电常数的实部虚部都比较大阻抗匹配特性较差,大量的电磁波在材料表面反射。因此,吸波性能不能够达到高效吸波剂的标准。而化学氧化法制备的氧化石墨烯,由于其表面具有大量的含氧官能团(羟基、羧基、环氧基团等)这些高密度的官能团作为缺陷,会扭曲石墨烯晶格中碳原子sp2杂化结构,导致其呈现出较低的导电率,电磁波衰减能力较弱。但是氧化石墨烯的电导率又会随着其还原程度的变化而变化。因此为了提高氧化石墨烯微波吸收性能,人们也侧重于把氧化石墨烯和一些功能性纳米材料的复合物上,以增强其电磁波吸收性能。尽管上述方法也能得到性能出色的石墨烯基吸波材料,但是多元复合材料在制备时存在的缺点也很明显,例如,引入的功能性纳米材料很有可能会降低材料的化学稳定性;不同界面的相容性差、多组分材料的分散性和均匀性不易控制等。
发明内容
本发明要解决目前铁磁性金属基吸波材料存在高密度、吸波频带窄和耐腐蚀性差的缺点以及二次复合过程中石墨烯基易出现团聚的问题,而提供非金属石墨烯基复合吸波材料及其制备方法。
一种是以还原氧化石墨烯为基体复合小分子蒽醌类化合物而制成。
上述一种非金属石墨烯基复合吸波材料的制备方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、将氧化石墨烯浆料与蒽醌类小分子化合物均匀混合分散在水溶液中。其中氧化石墨烯浆料质量和蒽醌类细小分子化合物质量比为1:0.5~4;
二、将步骤一中得到的均一混合溶液放入聚四氟乙烯反应釜中,控制温度为150~200℃,反应时间为6~18 h,然后洗涤,冷冻干燥,得到还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物吸波材料。
在本发明中采用了小分子蒽醌化合物与还原氧化石墨烯复合材料作为吸波材料,小分子蒽醌化合物能够克服金属材料密度大的缺点,与还原氧化石墨烯的复合使得材料具有轻质的特点。在制备过程中,采用一次复合法,将小分子蒽醌化合物和石墨烯一步复合完成。一次复合有以下优点:由于制备复合材料是在一步反应中完成的,从而减少了引入到最终材料中的污染,同时一步法也能够阻止还原氧化石墨烯片层的团聚。
本发明的有益效果是:
1)小分子蒽醌化合物依靠非共价键作用吸附在还原氧化石墨烯表面,抑制还原氧化石墨烯进一步团聚;
2)该复合材料体系中不含有金属物质,避免了金属材料带来的密度大,耐候性差的缺点;
3)小分子蒽醌化合物能够修饰还原氧化石墨烯的电子结构,调节还原氧化石墨烯的电导率,提高纯氧化石墨烯的阻抗匹配率;
4)还原氧化石墨烯在π-π键的相互作用下,自组装形成三维网络结构,利于电磁波的多次反射衰减;
5)大量的异质界面能够诱导复合材料的界面极化有助于电磁波的损耗。
本发明用于制备的还原氧化石墨烯基吸波材料。
附图说明
图1为实施例1制备的非金属还原氧化石墨烯/2-羟基蒽醌复合吸波材料的SEM图。
图2为实施例1制备的非金属还原氧化石墨烯/2-羟基蒽醌复合吸波材料的吸波性能图。
采用以下实施例验证本发明的有益效果。
实例一
准备氧化石墨烯/2-羟基蒽醌均一混合溶液
将6 ml氧化石墨烯浆料和0.12 g 2-羟基蒽醌分散在30ml二次水中,搅拌6 h后,将均一混合溶液转移至50 ml聚四氟乙烯反应釜中在180 ℃下反应12 h后,将溶液冷却至室温。将所得的黑色水凝胶用蒸馏水和无水乙醇洗涤几次,最后冷冻干燥24 h得到还原氧化石墨烯/2-羟基蒽醌气凝胶。所得的还原氧化石墨烯/2-羟基蒽醌气凝胶的微观形貌参见图1,可以看出其相互联结的三维多孔网络结构。
制备还原氧化石墨烯/2-羟基蒽醌与石蜡的复合材料
按照质量比1:9称量还原氧化石墨烯/2-羟基蒽醌和石蜡置于30 ml坩埚中置于80℃烘箱中保温10分钟左右以至于使石蜡完全熔化,取出坩埚充分搅拌分散,待石蜡凝固后,将样品置入自制的不锈钢模具,制备成内径3.04 mm,外径7 mm的待测样品,经过不同型号的砂纸打磨,最终制成2 mm的同心圆环样品。
利用矢量网络分析仪测试样品在2-18 GHz频率范围内的电磁参数,并根据传输线理论进行仿真计算。
仿真结果如图2所示,结果表明还原氧化石墨烯/2-羟基蒽醌在3.0 mm的厚度下在12.48 GHz频率时反射损耗最大可达-54.2 dB,单一厚度下的最大有效吸收(反射损失小于-10 dB)频率带宽可达7.04 GHz有效的吸收带宽可以覆盖整个Ku波段。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式,还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式一种非金属石墨烯吸波材料是以还原氧化石墨烯为基体,依靠非共价键作用吸附小分子蒽醌化合物而制备的。
具体实施方式二:制备具体实施方式一所述的一种非金属还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合吸波材料的方法,具体是按照以下步骤进行的:
一、将氧化石墨烯浆料与蒽醌类小分子化合物均匀混合分散在水溶液中。其中氧化石墨烯浆料质量和蒽醌类细小分子化合物质量比为1:0.5~4;
二、将步骤一中得到的均一混合溶液放入聚四氟乙烯反应釜中,控制温度为150 -200℃,反应时间为6~18 h,然后洗涤,冷冻干燥,得到还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物吸波材料。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是:步骤一中将小分子蒽醌类化合物的种类进行替换,其种类包括2-羟基蒽醌、2-氯蒽醌、2-氨基蒽醌和蒽醌磺酸钠,其它与具体实施方式二相同。

Claims (9)

1.一种非金属石墨烯基复合吸波材料,其特征在于,包括还原氧化石墨烯和复合在所述还原氧化石墨烯表面的小分子蒽醌类化合物材料。
2.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料,其特征在于,所述还原氧化石墨烯与所述小分子蒽醌化合物质量比为 (1~4):1;所述蒽醌化合物种类包含:2-羟基蒽醌、2-氯蒽醌、2-氨基蒽醌和蒽醌磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料,其特征在于,所述还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料为三维多孔结构;所述还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料孔隙在0.5~1um。
4.一种还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A)将小分子蒽醌化合物与氧化石墨烯水溶液预混合后进行磁力搅拌,得到前驱体溶液;
B)将上述步骤得到的前驱体溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中,放入鼓风干燥箱中水热处理;
C)将上述步骤得到的还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料水凝胶进行冷冻干燥得到还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料干凝胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨烯与所述小分子蒽醌化合物的质量比为(1~4):1;所述氧化石墨烯水溶液的浓度为2 mg/ml;所述小分子蒽醌化合物水溶液的浓度为2~8 mg/ml。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述前驱体溶液为氧化石墨烯浆料和小分子蒽醌化合物分散在水中经过磁力搅拌后得到;所述磁力搅拌时间为2~10 h;所述磁力搅拌转速为800~1200 r/min。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料水凝胶经水热反应后得到,所述水热反应釜容量为50 ml;所述水热反应的温度为150~200 ℃;所述水热反应的时间为6~18 h。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料干凝胶经冷冻干燥后得到;所述冷冻干燥的温度为-42℃;所述冷冻干燥的时间为18~24 h。
9.一种吸波材料,其特征在于,包括权利要求1~3任意一项所述的还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料或权利要求4~8任意一项所述的制备方法制备的还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物复合材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114974930A (zh) * 2022-05-31 2022-08-30 兰州文理学院 一种1-氨基蒽醌改性还原氧化石墨烯复合材料的制备及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104099062A (zh) * 2014-07-02 2014-10-15 北京科技大学 一种石墨烯/四针氧化锌晶须复合吸波材料及制备方法
CN105219345A (zh) * 2015-10-16 2016-01-06 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种四氧化三铁@铁核壳结构-石墨烯复合吸波材料的制备方法
CN105255446A (zh) * 2015-11-06 2016-01-20 安徽理工大学 一种还原氧化石墨烯和纳米氧化铈复合的微波吸收材料及制备方法
CN107626931A (zh) * 2017-09-12 2018-01-26 四川大学 一种吸收电磁波的钴‑石墨烯复合材料的制备及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104099062A (zh) * 2014-07-02 2014-10-15 北京科技大学 一种石墨烯/四针氧化锌晶须复合吸波材料及制备方法
CN105219345A (zh) * 2015-10-16 2016-01-06 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种四氧化三铁@铁核壳结构-石墨烯复合吸波材料的制备方法
CN105255446A (zh) * 2015-11-06 2016-01-20 安徽理工大学 一种还原氧化石墨烯和纳米氧化铈复合的微波吸收材料及制备方法
CN107626931A (zh) * 2017-09-12 2018-01-26 四川大学 一种吸收电磁波的钴‑石墨烯复合材料的制备及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHIPENG WANG,等: "Activating microwave absorption via noncovalent interactions at the interface based on metal-free graphene nanosheets", 《CARBON》, vol. 152, pages 818 - 826, XP085769611, DOI: 10.1016/j.carbon.2019.06.079 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114974930A (zh) * 2022-05-31 2022-08-30 兰州文理学院 一种1-氨基蒽醌改性还原氧化石墨烯复合材料的制备及应用
CN114974930B (zh) * 2022-05-31 2024-05-03 兰州文理学院 一种1-氨基蒽醌改性还原氧化石墨烯复合材料的制备及应用

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