CN116063082A - 一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料及其制备方法，属于吸波材料技术领域，采用粉料‑溶液混合和球磨法结合的方式制备硅酸钠‑石墨烯悬浊液，然后采用真空干燥工艺成功获得硅酸钠‑石墨烯固体粉料，最终经过酸洗和热处理过程合成氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料。利用氧化硅成功的调节了复合材料的阻抗匹配，氧化硅玻化层原位封闭石墨烯保证了吸波材料的耐高温性能和抗氧化性能。本发明的合成工艺重复性好，成本低，环境友好，清洁无毒，易于大规模生产，并且制备复合材料的结构和形貌有利于高温条件下电磁波吸收，为理想的可实际应用的高温复合电磁吸波材料的设计提供了有效的途径。

Description

一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，特别是涉及一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料及其制备方法。
背景技术
在电磁微波通信技术不断发展的今天，电磁辐射污染已经成为一个不可忽视的问题，电磁波吸收材料的研发和使用成为了一个热门的话题。此外，现代战争中，电子对抗技术也使得在未来战争中，较为传统的大型对抗武器的威力将大打折扣。电磁波吸收材料是隐身技术中不可或缺的一环，对提高武器的战场存活能力和精确打击能力有着举足轻重的作用，其通过运用吸波性能良好的材料作为涂层或外壳，有效抑制目标的雷达、红外、激光、电磁信号等特征信号，最终使得被保护目标在一定的范围内难以被发现和攻击。因此，L-Ku(1-18GHz)全波段的吸波材料的研发和应用显得尤为重要。
目前国内外的吸波材料的各项研究中，碳材料与磁性材料复合是获得高性能吸波材料的有效途径之一，但是这种方法存在弊端，即高温下，超过500℃时，磁性吸收剂会失去磁性使其无法达到吸波隐身的效果。如公开号为CN114498068A，公开日为2022年05月13日的专利公开了MOFs衍生碳包覆铁氧体吸波材料及其制备方法，实现了电磁波在吸波材料内的多重反射，显著提升材料的吸波性能。但由于其使用铁氧体作为磁性吸波材料，存在高温下稳定性较差的问题。针对目前含磁性吸波材料存在的不耐高温的瓶颈，科研工作者一直致力于研究具有耐高温、低密度、高强度、抗氧化等优良性能的介电损耗型吸波材料。
另一方面，采用传统碳基的介电型吸波材料，虽然不存在高温失去特性的问题，但是随着所处温度的进一步升高，碳基材料开始与氧气反应，使其含量减少，虚弱了材料的吸波能力。所以，为了在调节材料的吸波特性的同时，也赋予碳基吸波材料耐高温特性，需要对其覆盖保护层来隔绝空气的氧化和控制保护层的厚度来调节材料的介电特性。如公开号为CN107098332A，公开日为2017年08月29日的专利公开了一种碳基吸波材料的制备方法，以糖水热碳化产物作为前驱物，经过高温碳化后，在丙酮中与石蜡均匀混合分散后固化成型。但其有效吸波带宽仅为1.6-2.1Gb。
吸波材料可分为磁损耗型吸波材料和介电损耗型吸波材料。磁损耗型吸波材料具有低频吸波性能优异、吸波频带可调等优点，但其密度大，在高温环境中稳定性差；介电损耗型吸波材料具有质量轻、力学性能优异、耐腐蚀、耐高温等优点，但当前介电材料的低频吸波性能差、吸波频带较窄。因此研发具有低密度、耐高温、抗氧化和吸波性能优异的耐高温吸波材料具有重要的科学意义和应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有密度低、耐高温、抗氧化和吸波性能优异的耐高温吸波材料，以解决上述现有技术存在的问题。基于此，本发明提供了一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料及其制备方法，本发明采用氧化硅包覆石墨烯来调节复合材料的阻抗匹配和保护材料的高温吸波特性，氧化硅玻化层具有耐高温、低密度、低热传导率的特点，可以保证复合材料在高温下的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料，其包括氧化硅中空结构以及包覆于所述氧化硅中空结构内部的石墨烯；其中，氧化硅中空结构的直径为10μm～500μm。其中一种典型结构为氧化硅玻化层原位封闭石墨烯。
本发明的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料中氧化硅呈球体、类球体或非球体，具有疏松多孔的结构，石墨烯在羧甲基纤维素的增稠作用下均匀分散于氧化硅中空结构的内部。
本发明提供一种所述氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石墨烯和羧甲基纤维素混合，搅拌均匀，置于硅酸钠溶液中，搅拌，边搅拌边加入水，搅拌至得到悬浊液，将所述悬浊液球磨分散，固化，干燥，得到固体混合物；
(2)将所述固体混合物粉碎，酸洗，水洗，真空干燥，得到氧化硅-石墨烯复合材料，将所述氧化硅-石墨烯复合材料热处理，得到氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料。
本发明采用粉料-溶液混合和球磨法结合的方式制备硅酸钠-石墨烯悬浊液，然后采用真空干燥工艺成功获得硅酸钠-石墨烯固体粉料，最终经过酸洗和发泡过程合成氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料。本发明利用氧化硅成功的调节了复合材料的阻抗匹配，氧化硅玻化层原位封闭石墨烯结构保证了吸波材料的耐高温性能和抗氧化性能。该性能的实现，是利用超薄的二氧化硅膜层作为吸波剂的包覆层，同时经过热处理的这种包裹体颗粒在内部还能够提供密闭空隙，形成的内部构造具有空心化和石墨烯部分填充而外部密闭的保温-耐热-电磁波吸收一体化的特点。而且其中，石墨烯作为主要吸波剂可按照电磁吸收能力的设计调控占比，以提高其吸波波段覆盖能力以及吸收性能。
在本发明氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的制备方法中，羧甲基纤维素作为增稠剂，其中增稠剂包括但不限于羧甲基纤维素、PVA、尿素、磷酸铝等，因此，本发明制备的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料具有优异的耐高温性能和抗氧化性能。增稠剂的含量将会影响到包覆层的导热率，增稠剂含量越高，导热率越低；同时石墨烯的含量越高，导热率也将升高，不利于复材在高温下的性能。发泡热处理温度和时间会影响膨胀玻化层，从而影响其导热性能和吸波性能。
进一步地，步骤(1)中，石墨烯、羧甲基纤维素、硅酸钠溶液和水的重量比为(30～50)：25：100：100。
进一步地，步骤(1)中，硅酸钠溶液的质量浓度为35％。
进一步地，步骤(1)中，固化温度为120℃，固化时间为24h。
进一步地，步骤(2)中，将所述固体混合物粉碎至中位径10μm～500μm的固体颗粒物。
进一步地，步骤(2)中，酸洗过程中使用的酸为强酸，优选硝酸，体积分数为10～65％。酸洗的目的是除去硅酸钠中的钠元素，从而得到二氧化硅玻化层以获得保温效果。
进一步地，步骤(2)中，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h。
进一步地，步骤(2)中，热处理的温度为300～350℃，时间为20～40s。
在热处理过程中，固体混合物中的水分子受热向外膨胀，使硅酸钠形成内部构造具有空心化和石墨烯部分填充而外部密闭的保温-耐热-电磁波吸收一体化的结构。
本发明公开了以下技术效果：
本发明利用超轻质保温颗粒作为吸波材料的包覆层，加入吸波剂制备吸波复合材料以提高其吸波性能；制备工艺重复性好，成本低，环境友好，清洁无毒，易于大规模生产，合成的复合吸波材料结构和形貌有利于电磁波吸收，且具有良好的耐高温性能和抗氧化性能，并且制备的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的结构和形貌有利于高温条件下电磁波吸收。为理想的可实际应用的高温复合电磁吸波材料的设计提供了有效的途径。当氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的填充量为40wt％时，最小的反射损耗值为-37.8dB(14.96GHz)，有效吸波带宽为5.44Gb；在800℃、10min的热处理之后，其最小反射损耗值仍能达到-27.8dB(11.04GHz)，有效吸波带宽为4.80Gb，厚度为3.0mm，是理想的可实际应用的电磁吸波材料。
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获得其他的附图。
图1为实施例1制备的非球形氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的扫描电子显微镜(SEM)图片，(a)为1μm尺度下800℃热处理前的复合材料，(b)为200nm尺度下800℃热处理前的复合材料，(c)为1μm尺度下800℃热处理后的复合材料，(d)为200nm尺度下800℃热处理后的复合材料；
图2为实施例1制备的球形与类球形氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的扫描电子显微镜(SEM)图片，(a)为100μm尺度下的复合材料，(b)为20μm尺度下的复合材料；
图3为实施例1制备的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料在2-18GHz频率范围内的吸波性能示意图，左图为800℃热处理前的复合材料吸波性能，右图为800℃热处理后的复合材料吸波性能。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例中的“份”数如无特殊说明，均指的是重量份数。
本发明实施例中的常温指的是25±2℃。
本发明的实施例提供一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料，其包括呈球体或类球体的氧化硅中空以及包覆于所述氧化硅中空结构内部的石墨烯；其中，氧化硅中空结构的直径为10μm～500μm，其中一种典型结构为氧化硅玻化层原位封闭石墨烯，其外形包括但不限于球状体和非球状体外形。
本发明的实施例提供一种所述氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石墨烯和羧甲基纤维素混合，搅拌均匀，置于硅酸钠溶液中，搅拌，边搅拌边加入水，搅拌至得到悬浊液，将所述悬浊液球磨分散，固化，干燥，得到固体混合物；
(2)将所述固体混合物粉碎，酸洗，水洗，真空干燥，得到氧化硅-石墨烯复合材料，将所述氧化硅-石墨烯复合材料发泡热处理，得到氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料。
在本发明氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的制备方法中，羧甲基纤维素作为增稠剂，其中增稠剂包括但不限于羧甲基纤维素、PVA、尿素、磷酸铝等，因此，本发明制备的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料具有优异的耐高温性能和抗氧化性能。
在本发明的实施例中，步骤(1)中，石墨烯、羧甲基纤维素、硅酸钠溶液和水的重量比为(30～50)：25：100：100。
在本发明的实施例中，步骤(1)中，硅酸钠(Na2SiO3)溶液的质量浓度为35％～50％。
在本发明的实施例中，步骤(1)中，固化温度为120℃，固化时间为24h。
在本发明的实施例中，步骤(2)中，将所述固体混合物粉碎至中位径15μm～2mm的固体颗粒物。
在本发明的实施例中，步骤(2)中，酸洗过程中使用的酸为强酸，体积分数为10～65％，包括硝酸、硫酸等。其中，硝酸的体积分数为65％。酸洗过程中加入的酸与固体混合物的质量比为2：1。
在本发明的实施例中，步骤(2)中，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h。
在本发明的实施例中，步骤(2)中，热处理的温度为300～350℃，时间为20～40s。
在热处理过程中，固体混合物中的水分子受热向外膨胀，使硅酸钠形成内部构造具有空心化和石墨烯部分填充而外部密闭的保温-耐热-电磁波吸收一体化的结构。
例如，氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的制备方法可以是：
(1)将50份石墨烯、25份羧甲基纤维素混合，搅拌5min；然后置于100份质量浓度35％硅酸钠溶液中搅拌；在搅拌过程中以每搅拌1min加入10份去离子水的速度同步加入共100份去离子水，去离子水全部加入后继续搅拌5min，得到悬浊液；将上述悬浊液利用行星式球磨机分散20min，倒入覆盖有聚丙烯塑料薄膜的容器内，移至120℃条件下固化并干燥24h，得到固体混合物；
(2)将按照步骤(1)干燥所得固体混合物与覆盖于容器上的聚丙烯塑料薄膜分离，经过破碎得到中位径15μm～2mm的固体颗粒物；按照每100份固体颗粒物、200份强酸溶液的比例(重量份)酸洗所述固体颗粒物24h，强酸溶液的体积分数为10～65％；再水洗后置于120℃条件下真空干燥12h，得到氧化硅-石墨烯复合材料；将所得氧化硅-石墨烯复合材料置于320℃空气氛围中进行30s的热处理，即得到氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料。
本发明实施例中所用的Na2SiO3溶液、石墨烯、硝酸均为市售分析纯产品，所用的玻璃仪器和设备是实验室中常用的仪器和设备。
采用以下实施例对本发明的技术方案做进一步的解释说明。
实施例1
(1)将50份石墨烯和25份羧甲基纤维素混合，搅拌5min；然后置于100份质量浓度35％ Na2SiO3溶液中搅拌；在搅拌过程中以每搅拌1min加入10份去离子水的速度同步加入100mL去离子水，去离子水全部加入后继续搅拌5min，得到悬浊液；将上述悬浊液利用行星式球磨机分散20min，倒入覆盖有聚丙烯塑料薄膜的容器内，移于120℃条件下固化并干燥24h；
(2)将按照步骤(1)干燥所得固体混合物与覆盖于容器上的聚丙烯塑料薄膜分离，经过破碎得到粒径10μm～500μm固体颗粒物；
(3)按照重量份数计，以每100份固体颗粒物加入200份体积分数为65％硝酸溶液的比例酸洗固体颗粒物24h；再水洗后置于120℃条件下真空干燥12h，得到氧化硅-石墨烯复合材料；
(4)将步骤(3)所得氧化硅-石墨烯复合材料置于320℃空气氛围中进行30s的热处理，即得到氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料；利用矢量网络分析仪同轴法(检测标准GJB5239-2004)，在吸波材料添加量为测试吸波环总质量的40％时，测得其在Ku波段存在最佳的微波吸收，具体的反射损耗RL值为-37.8dB(14.96GHz)，有效吸波带宽为5.44GHz，厚度为2.0mm。
本实施例制备的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的扫描电子显微镜(SEM)图片见图1，(a)为1μm尺度下800℃热处理前的复合材料，(b)为200nm尺度下800℃热处理前的复合材料，(c)为1μm尺度下800℃热处理后的复合材料，(d)为200nm尺度下800℃热处理后的复合材料；
本实施例制备的球形与类球形氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的扫描电子显微镜(SEM)图片见图2，(a)为100μm尺度下的复合材料，(b)为20μm尺度下的复合材料
在2-18GHz频率范围内的吸波性能示意图见图3，左图为800℃热处理前的复合材料吸波性能，右图为800℃热处理后的复合材料吸波性能。由图1、2可知经高温处理后的复合吸波剂依旧保存有一定的吸波结构；由图3可知，800℃热处理前的复合材料在厚度为2mm时有着较大的有效吸波宽度和足够小的RL值，而800℃热处理后厚度为3mm时的有效吸波宽度和RL值依旧满足吸波要求。
将本实施例得到的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料置于800℃空气氛围中热处理10min，测试其高温处理后的吸波性能，以检测其耐高温性能和抗氧化性能；测得其最低反射损耗RL值为-27.8dB(11.04GHz)，有效吸波带宽为4.80GHz，厚度为3.0mm。
实施例2
(1)将40份石墨烯和25份羧甲基纤维素混合，搅拌5min；然后置于100份质量浓度35％硅酸钠溶液中搅拌；在搅拌过程中以每搅拌1min加入10份去离子水的速度同步加入100mL去离子水，去离子水全部加入后继续搅拌5min，得到悬浊液；将上述悬浊液利用行星式球磨机分散20min，倒入覆盖有聚丙烯塑料薄膜的容器内，移于120℃条件下固化并干燥24h，得到固体混合物；
(2)将按照步骤(1)干燥所得固体混合物与覆盖于容器上的聚丙烯塑料薄膜分离，经过破碎得到粒径10μm～500μm固体颗粒物；
(3)按照重量份数计，按照每100份粉料200份硝酸溶液(体积分数为60％)的比例酸洗所得固体颗粒物24h；再水洗后置于120℃条件下真空干燥12h，得到氧化硅-石墨烯复合材料；
(4)将步骤(3)所得氧化硅-石墨烯复合材料置于320℃空气氛围中进行30s的热处理，即得到氧化硅包覆石墨烯复合材料。
测得本实施例制备的氧化硅包覆石墨烯复合材料在Ku波段存在最佳的微波吸收，具体的反射损耗RL值为-24.65dB(13.44GHz)，有效吸波带宽为4.32GHz，厚度为3.0mm。将本实施例得到的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料置于800℃空气氛围中热处理10min，测试其高温处理后的吸波性能，以检测其耐高温性能和抗氧化性能；测得其最低反射损耗RL值为-22.77dB(12.31GHz)，有效吸波带宽为5.32GHz，厚度为2.5mm。
实施例3
(1)将30份石墨烯和25份羧甲基纤维素混合，搅拌5min；然后置于100份质量浓度35％硅酸钠溶液中搅拌；在搅拌过程中以每搅拌1min加入10份去离子水的速度同步加入100mL去离子水，去离子水全部加入后继续搅拌5min，得到悬浊液；将上述悬浊液利用行星式球磨机分散20min，倒入覆盖有聚丙烯塑料薄膜的容器内，移于120℃条件下固化并干燥24h，得到固体混合物；
(2)将按照步骤(1)干燥所得固体混合物与覆盖于容器上的聚丙烯塑料薄膜分离，经过破碎得到粒径10μm～500μm固体颗粒物；
(3)按照重量份数计，按照每100份粉料加入200份硝酸溶液(体积分数为60％)的比例酸洗所得固体颗粒物24h；再水洗后置于120℃条件下真空干燥12h，得到氧化硅-石墨烯复合材料；
(4)将步骤(3)所得氧化硅-石墨烯复合材料置于320℃空气氛围中进行30s的热处理，即得到氧化硅包覆石墨烯复合材料。
测得本实施例制备的氧化硅包覆石墨烯复合材料在Ku波段存在最佳的微波吸收，具体的反射损耗RL值为-18.98dB(14.02GHz)，有效吸波带宽为5.30GHz，厚度为3.0mm。将本实施例得到的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料置于800℃空气氛围中热处理10min，测试其高温处理后的吸波性能，以检测其耐高温性能和抗氧化性能；测得其最低反射损耗RL值为-16.42(10.02GHz)，有效吸波带宽为4.66GHz，厚度为3.0mm。
对比例1
同实施例1，不同之处仅在于步骤(1)未加入羧甲基纤维素。
此时石墨烯在硅酸钠溶液中分散度差，抱聚成团，无法成为所需的吸波材料。
对比例2
同实施例1，不同之处仅在于步骤(3)未进行酸洗，得到固体颗粒物后，直接干燥，再进行后续处理。
测得本对比例制备的氧化硅包覆石墨烯复合材料的反射损耗RL值为-34.6dB(15.22GHz)，有效吸波带宽为5.28GHz，厚度为2.0mm。
将本对比例得到的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料置于800℃空气氛围中热处理10min，测试其高温处理后的吸波性能，以检测其耐高温性能和抗氧化性能；测得其最低反射损耗RL值为-15.6(10.98GHz)，有效吸波带宽为4.98GHz，厚度为3.0mm。
对比例3
同实施例1，不同之处仅在于步骤(2)中热处理温度为200～250℃，再进行后续处理。
测得本对比例制备的氧化硅包覆石墨烯复合材料的反射损耗RL值为-33.4dB(14.28GHz)，有效吸波带宽为4.84GHz，厚度为2.0mm。
将本对比例得到的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料置于800℃空气氛围中热处理10min，测试其高温处理后的吸波性能，以检测其耐高温性能和抗氧化性能；测得其最低反射损耗RL值为-13.6(10.98GHz)，有效吸波带宽为4.98GHz，厚度为3.0mm。
对比例4
同实施例1，不同之处仅在于步骤(2)中热处理温度为400～450℃，再进行后续处理。
测得本对比例制备的氧化硅包覆石墨烯复合材料的反射损耗RL值为-34.5dB(12.48GHz)，有效吸波带宽为5.42GHz，厚度为3.0mm。
将本对比例得到的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料置于800℃空气氛围中热处理10min，测试其高温处理后的吸波性能，以检测其耐高温性能和抗氧化性能；测得其最低反射损耗RL值为-22.4(11.32GHz)，有效吸波带宽为5.20GHz，厚度为2.0mm。
对比例5
同实施例1，不同之处仅在于步骤(2)中热处理时间为1min，再进行后续处理。
测得本对比例制备的氧化硅包覆石墨烯复合材料的反射损耗RL值为-33.7dB(14.72GHz)，有效吸波带宽为4.88GHz，厚度为3.0mm。
将本对比例得到的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料置于800℃空气氛围中热处理10min，测试其高温处理后的吸波性能，以检测其耐高温性能和抗氧化性能；测得其最低反射损耗RL值为-17.88(12.92GHz)，有效吸波带宽为4.42GHz，厚度为2.5mm。
与其它材料相比，本发明的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料具有一定的吸波性能优势，如表1所示(选取部分材料进行展示)。
表1不同吸波材料常温下的吸波性能数据表
Figure BDA0003945944690000111
表1中CIPs@FeO@C出自Yin,P.F.；Zhang,L.M.；Sun,P.et al.Novel approach toprepare carbon-encapsulated CIPs@FeO composite for efficient absorption oflow-frequency microwave.J.Mater.Sci.Mater.Electron.2020,31,11059–11070.；Ni0.5Co0.5Fe2O4/石墨烯出自F.A.Wahaab,W.Yahya,L.L.Adebayo et al.Graphene@Ni0.5Co0.5Fe2O4 hybrid framework with enhanced interfacial polarization forelectromagnetic wave absorption.J.Alloys Compd.,854(2021),Article 157259；ZnO/Fe3O4/石墨烯出自王思琦.ZnO/Fe3O4与石墨烯复合材料结构设计及其光吸收性能理论研究[D].哈尔滨工业大学,2021.DOI:10.27061/d.cnki.ghgdu.2021.002677.；CIPs/ZnO/石墨烯出自P.Yin,L.Zhang,J.Wang et al.,Low frequency microwave absorption propertyof CIPs/ZnO/Graphene ternary hybrid prepared via facile high-energy ballmilling.Powder Technol.356,325–334(2019).
从表1可知，相较于其它类型的吸波材料，本发明的氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料吸波性能优异，反射损耗为-37.8dB，且在800℃下热处理10min后仍能达到相应的吸波要求，其反射损耗为-27.8dB。最重要的优势在于该材料的耐高温性和抗氧化性，保障了其在一定极端条件下的吸波性能，与此同时具备了可观的有效吸波带宽；且制备方法简易，相较于使用碳纳米管和碳纤维，石墨烯在氧化硅中的分散性更好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料，其特征在于，其包括氧化硅中空结构以及包覆于所述氧化硅中空结构内部的石墨烯；其中，氧化硅中空结构的直径为10μm～500μm。
2.一种权利要求1所述氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将石墨烯和羧甲基纤维素混合，搅拌均匀，置于硅酸钠溶液中，搅拌，边搅拌边加入水，搅拌至得到悬浊液，将所述悬浊液球磨分散，固化，干燥，得到固体混合物；
(2)将所述固体混合物粉碎，酸洗，水洗，干燥，得到氧化硅-石墨烯复合材料，将所述氧化硅-石墨烯复合材料热处理，得到氧化硅包覆石墨烯复合吸波材料。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，石墨烯、羧甲基纤维素、硅酸钠溶液和水的重量比为(30～50)：25：100：100。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，固化温度为120℃，固化时间为24h。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述固体混合物粉碎至中位径10μm～500μm的固体颗粒物。
6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，酸洗过程中使用的酸为体积分数为10～65％的强酸，所述强酸为硝酸。
7.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h。
8.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，热处理的温度为300～350℃，时间为20～40s。
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