石墨烯基纳米复合电磁波吸收材料的研究

发布时间：2018-03-14 06:12

本文选题：石墨烯　切入点：纳米复合材料　出处：《北京科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：电磁波吸波材料不仅在军事上有其特殊的战略地位,在民用上的应用也日趋广泛。传统的吸波材料在添加到涂层中应用时,添加量质量分数一般高达50-80%,不能满足要求吸波涂层薄、轻、宽、强的要求。石墨烯具有特殊的二维片状结构、电导率和热导率高,比表面积大,质量轻,有利于电磁波的吸收和衰减,成为重要的吸波材料。特别是还原氧化石墨烯表面带有羟基和羧基等含氧基团,可以产生缺陷极化和电子偶极子弛豫等,作为吸波材料时可贡献介电损耗和少量的磁损耗。但单一组元吸收剂难以同时满足阻抗匹配和损耗特性的问题,因此制备基于石墨烯的复合纳米材料吸收剂并研究其吸波性能成为发展高性能吸波材料的重要方向。本文以还原氧化石墨烯(RGO)作为基体,设计制备了 CoFe_2O_4@RGO、Co3O_4@RGO、LSMO@RGO和MoS_2@RGO四种纳米复合吸波材料,确定了各体系的最佳的组分添加和最优制备工艺,研究了不同配比、不同添加量对吸波性能的调控规律,获得了优异的吸波性能,并揭示了各石墨烯基纳米复合体系的损耗机制,分析了各体系的应用前景。采用水热合成法制备了 CoFe_2O_4纳米颗粒,研究了 Co添加量对铁酸钴形貌的影响。通过共混分散复合法制备了 CoFe_2O_4@RGO纳米复合吸波材料,研究了添加量对电磁波吸收性能的影响,并得到了最佳的吸波性能。在CoFe_2O_4和RGO质量配比为一比一,复合材料添加量仅为5%时,得到最小反射率-25.66 dB,最宽有效频段宽度可达7.17 GHz。研究了 CoFe_2O_4@RGO复合材料的阻抗匹配及电磁波吸收机制,主要损耗机制为介电损耗。采用水热合成法制备了 Co3O_4纳米片,优化了制备工艺。通过共混分散复合法制备了 co3O_4@RGO纳米复合吸波材料,研究了配比及添加量对体系吸波性能的影响。在Co3O_4和RGO质量配比为一比一,复合材料添加量仅为5%时,得到最小反射率-45.15 dB,最宽有效频段宽度可达7.14 GHz。研究了Co3O_4@RGO复合材料的电磁波吸收机理及阻抗匹配性,主要损耗机制为介电损耗。采用溶胶凝胶自燃烧法制备了 La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3粉末,优化了制备工艺。通过共混分散复合法制备了 LSMO@RGO纳米复合材料,研究了配比及添加量对复合材料的吸波性能的影响及吸波机制,解决了两种材料阻抗匹配的问题,实现了 La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3的磁损耗与RGO介电损耗的优势互补,在二者配比为一比一,LSMO@RGO纳米复合材料添加量仅为10%时,复合材料得到最小反射率-45.7 dB及最优有效吸波频段7.31 GHz。采用共混分散复合法制备了 MoS_2@RGO纳米复合材料,研究了 MoS_2的电磁特性以及配比和添加量对MoS_2@RGO纳米复合材料体系的吸波性能的影响。在RGO添加量为5%,MoS_2的添加量为10%时,得到最小反射率为-26.7 dB及最宽的频带宽度5.05 GHz。其主要损耗机制为介电损耗。对比分析了各材料体系的电磁特性及吸波性能,研究了石墨烯在复合材料中的匹配作用及在损耗机制中的贡献。制备了大尺寸石墨烯基纳米复合吸波涂层,研究了其吸波性能。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB34

【参考文献】