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浙江大学高超教授课题组开发出一种优异的微波吸收材料:多孔石墨烯微米花

发布时间:2018-03-22 访问次数:213次 来源:nanomicroletters 分享:

 近日,浙江大学高超教授课题组发表了题为 “Porous Graphene Microflowers for High-Performance Microwave Absorption” 的研究文章,提出了一种新的提高石墨烯吸附性能的思路,即通过石墨烯材料的微结构的设计来优化其微波吸附性能。此研究工作利用 3D 多孔褶曲的石墨烯结构构建 3D 导电网络,同时实现对微波的多重反射损耗。

  采用了喷射干燥(氧化石墨烯)- 化学预还原 - 退火还原三步法制备了 3D 结构的石墨烯微米花,比表面积高达 230 m2/g,而密度只有 40–50 mg/cm3。微波吸附测试结果研究发现其有效吸收带宽达到 5.59 GHz,最低反射损耗为 - 42.9 dB,性能指标优于纯石墨烯和目前文献报道的大部分石墨烯基材料。

  此外,还具有低填充量(~10%)、廉价、超低密度等特性,具有较强的实际应用前景。该研究提供了一条通过结构设计来调控微波吸附材料性能的新思路。

图 1 a)石墨烯微米花 (Gmfs) 的形成过程示意图。b,c) Gmfs 的 SEM 图。图片为 20 mL 瓶中 0.4g Gmfs 粉末的数字图像。d,e)单个 Gmfs 的 TEM 图像。

图 2 a)Gmfs 的 N2 吸附 / 脱附曲线。内插图片是计算的孔径分布。b)商品化石墨烯 (CG) 的 N2 吸附 / 脱附曲线。内插图片是计算的孔径分布。c)Gmfs 和 CG 的拉曼光谱。d)Gmfs 的 XRD 图。

图 3 a,b) 具有不同填料含量的 Gmfs / 石蜡复合材料的介电常数的实部和虚部。c,d) 具有不同填料含量的 CG / 石蜡复合材料的介电常数的实部和虚部。

图 4  a) 不同厚度的 10wt%Gmfs / 石蜡复合物的反射损耗。b) 不同厚度的 8wt%CG / 石蜡复合物的反射损失。c) 不同填料含量下的 Gmfs / 石蜡和 CG / 石蜡的 EABs。d) 比较最大 | RL | 和研究中报道的 Gmf / 石蜡和 CG / 石蜡的 EAB。

图 5 a)不同填料含量的 Gmfs / 石蜡的正切损耗。 b)不同填料含量的 CG / 石蜡的正切损耗。c)在 13,15 和 18GHz 下 10wt%Gmfs / 石蜡和 8wt%CG / 石蜡的实部和虚部。 彩色圆圈代表ε’和ε“的合理范围,使 RL 在相应频率下低于 - 10 dB。d)Gmfs 的微波吸收 (MA) 机制示意图。

  文章发表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期。

  论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40820-017-0179-8