隨著信息技術(shù)的發(fā)展和電子設(shè)備的普及,“電磁污染”逐漸引起了人們的關(guān)注,制備出性能優(yōu)異電磁屏蔽和吸波材料刻不容緩。目前,人們不再滿足于傳統(tǒng)的電磁屏蔽和吸波材料,而是對其提出了新的要求,期望材料在擁有好的電磁屏蔽及吸波性能的同時也具備質(zhì)量輕、厚度薄、環(huán)境耐受性好、力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。2004年單層石墨烯首次被剝離出來,此后引起了國內(nèi)的外研究人員對石墨烯研究的廣泛關(guān)注和并掀起了一陣研究熱潮。石墨烯材料導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能優(yōu)異,楊氏模量高,透光性能好,可廣泛應(yīng)用在電磁屏蔽、吸波、儲能、光電等多個領(lǐng)域。單層石墨烯的比表面積可達(dá)2600m2g-1,加之碳材料的密度小,石墨烯材料在保證性能優(yōu)異的同時,能達(dá)到質(zhì)量輕、密度小效果。石墨烯材料在應(yīng)用的過程中如果大量堆疊團(tuán)聚,就失去了石墨烯本身比表面積大的優(yōu)勢,同時影響石墨烯的各項(xiàng)性能。因此,人們通過將石墨烯自組裝成三維結(jié)構(gòu),降低片層間的團(tuán)聚,提高材料的性能。常見的三維石墨烯材料有石墨烯泡沫、石墨烯海綿、石墨烯氣凝膠等,他們能在保證材料的性能優(yōu)異的同時,使材料更輕,填充量更低,是制備輕質(zhì)吸波材料的理想選擇。二維的石墨烯薄膜同樣具備十分輕薄的特點(diǎn),相比于其他石墨烯材料,它能更好地突出石墨烯單片層的優(yōu)勢。同時石墨烯薄膜導(dǎo)電高、密度小、柔性好,可具備彎曲、折疊的性能,是制備柔性輕質(zhì)電磁屏蔽材料的理想選擇。為了滿足人們對于電磁屏蔽和吸波材料的新要求,開發(fā)輕質(zhì)、環(huán)境耐受性好、力學(xué)性能優(yōu)異的電磁屏蔽和吸波材料已成為研究焦點(diǎn)。本論文利用石墨烯導(dǎo)電高、環(huán)境耐受性好、輕質(zhì)柔韌等特點(diǎn),制備輕質(zhì)石墨烯基電磁屏蔽和吸波材料,具體研究內(nèi)容如下:1、用改良的Hummers法制備氧化石墨烯(GO),將SiC納米纖維與GO復(fù)合,利用抗壞血酸的還原性,將負(fù)載上SiC納米纖維的氧化石墨烯還原自組裝成三維石墨烯/SiC水凝膠,再通過冷凍干燥制備三維石墨烯/SiC氣凝膠。這種材料多孔、超輕,有效的保留了石墨烯的高比表面積,并充分發(fā)揮了單層石墨烯的優(yōu)勢,能有效地提高材料對電磁波的多重反射,增加材料的界面極化,是制備超輕吸波材料的理想材料。2、用不同溫度熱處理三維石墨烯/SiC氣凝膠,通過熱處理溫度的變化調(diào)節(jié)材料的電導(dǎo)率,從而改變材料的介電常數(shù),使材料能形成良好的阻抗匹配,提高材料的吸波性能。材料厚度為1.15 mm時在15.6 GHz處的反射損耗RL(reflection loss)最小值可達(dá)-38.5 dB。材料厚度為0.45 mm時在16.8 GHz處的反射損耗RL(reflection loss)最小值可達(dá)-31.3 dB,表現(xiàn)出材料在較低厚度下能達(dá)到良好的吸波性能,同時具備優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性,具有一定的實(shí)用性。3、用硫酸水解微晶纖維素的方法來制備了纖維素納米晶體(CNC)。將CNC與GO復(fù)合抽濾成膜,利用HI的還原性將GO還原,制備石墨烯/CNC薄膜。通過加入CNC,薄膜的力學(xué)性能優(yōu)異,使石墨烯/CNC薄膜成為力學(xué)性能優(yōu)異、質(zhì)輕、厚度薄、電磁屏蔽性能良好的柔性薄膜。該薄膜在厚度為6 μm時電磁屏蔽性能可以達(dá)到～13 dB,比電磁屏蔽性能可達(dá)到2167 dB·mm-1。通過調(diào)節(jié)CNC在薄膜中的濃度來調(diào)節(jié)材料的力學(xué)性能,從而改良薄膜的力學(xué)性能和柔性。當(dāng)CNC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時,薄膜的力學(xué)性能可達(dá)76.0 MPa,并具有良好的耐化學(xué)性能。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

優(yōu)異、比電容高、導(dǎo)電率高等優(yōu)點(diǎn)，有利于制備性能優(yōu)異的超級電容器［２（）］。??息ｉ＿??圖１－３化學(xué)還原氧化石墨烯自組裝得到石墨烯水凝膠過程［２（）］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｆｏｒ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｌ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ??ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ＧＯ?ｉｎ?ａｎ?ａｑｕｅｏｕｓ?ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．??水熱法則是通過水熱的方式將氧化的石墨烯還原成還原氧化石墨烯，同時使之自??４??

ｃ?＿??圖１－２?ＣＶＤ方法制備石墨烯泡沫??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ａ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｆｏａｍ［，４Ｊ．??．２．１．２自組裝法??自組裝法是利用二維的氧化石墨片層自組裝形成三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，常見的自??裝方法有水熱法、化學(xué)還原法和冷凍干燥法。??化學(xué)還原法是利用還原劑將氧化石墨還原，減少片層表面官能團(tuán)，從而打破氧化??墨溶液中范德華力與官能團(tuán)之間的靜電排斥力的相互平衡使溶液凝膠化［１９］。Ｃｈｅｎ??等人利用多種還原劑例如：ＮａＨＳＣｂ、Ｎａ２Ｓ、維Ｃ、ＨＩ、對苯二酚在９５?°Ｃ下將氧??石墨烯溶液還原自組裝成三維石墨烯材料，該材料密度低、力學(xué)性能好、熱穩(wěn)定性??異、比電容高、導(dǎo)電率高等優(yōu)點(diǎn)，有利于制備性能優(yōu)異的超級電容器［２（）］。??

當(dāng)去離子水滴加完畢，再將反應(yīng)溫度迅速升溫至９５?°Ｃ，保持該溫度反應(yīng)１５?ｍｉｎ。??（２）用過量的過氧化氫溶液去除氧化石墨中多余的ＫＭｎ〇４，再用ＨＣ１溶液和去??離子水分別洗滌兩次。將洗滌過的氧化石墨溶液離心，當(dāng)上層清液的ｐＨ＝７時即可。??２．２．３．２三維石墨烯／ＳｉＣ氣凝膠的制備??制備三維石墨烯／ＳｉＣ氣凝膠的步驟如下，如圖２－１所示：??（１）將４００ｍｇＳｉＣ納米線分散在２００ｍＬ，４ｍｇ／ｍＬ的氧化石墨溶液中，然后加??入抗壞血酸（１：１，ｗｔ％）。將混合溶均質(zhì)０．５?ｈ，然后再超聲０．５?ｈ。將溶液倒入大小合??適的容器中密封放入烘箱，在６５?°Ｃ下反應(yīng)３?ｈ，制備出三維石墨烯／ＳｉＣ水凝膠。??（２）將石墨烯／ＳｉＣ水凝膠用去離子水洗滌，去除小分子雜質(zhì)。洗滌過后用液氮??對水凝膠進(jìn)行定向冷凍處理，待水凝膠中的水全部結(jié)冰后，再放入冷凍干燥機(jī)里冷凍??干燥，除去凝膠中的冰并保持凝膠的形態(tài)。??（３）根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將制備好的石墨烯／ＳｉＣ氣凝膠分別在９００?°Ｃ、１２００?°Ｃ、??１５００°Ｃ和１８００°Ｃ下，在Ａｒ２氣氛中熱處理２ｈ。制備出的氣凝膠，表示為ｒＧＯ／ＳｉＣ－ｘ?（ｘ??代表熱處理溫度，其值為９００、１２００、１５００和１８００）。??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 周克省,黃可龍,孔德明,李志光;吸波材料的物理機(jī)制及其設(shè)計(jì)[J];中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年06期

本文編號：2846403