[發明專利]含石墨烯納米片層無機非金屬復合吸波材料、制備和應用

有效

• 申請號: 201010163321.5
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN101823881A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 王連軍;范宇馳;江莞
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/10;C04B35/584;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬無機非金屬復合吸波材料及其制備、應用領域，特別是涉及一種含石墨烯納 米片層無機非金屬復合吸波材料、制備和應用。

背景技術

隨著現代科學技術的發展，各種電子、電氣設備為人們的日常生活以及社會建設提供 了很大幫助。與此同時，電子、電氣設備工作過程中產生的電磁輻射與干擾問題又制約著 人們的生產和生活，導致人類生存空間的電磁環境日益惡化。電磁波在科學技術上的廣泛 應用也帶來了社會問題，成為一種繼水源、大氣和噪聲之后的新的具有較大危害性的且不 易防護的污染源，它不僅影響通訊，甚至直接威脅到人類的健康。此外，在軍事領域，處 于隱身的需要，導彈、戰斗機等也需要避開電磁波的作用。這些都離不開對吸波材料的研 究。傳統的吸波劑難以滿足“薄、輕、寬、強”的特點，未來的吸波材料還需要滿足多頻譜 隱身、環境適應、耐高溫、耐海洋氣候、抗核輻射、抗沖擊等更高要求，這就要求不斷探 索新型吸波材料。

石墨烯作為一種新材料被發現到現在不過五年的時間，卻引起了全世界科學家的普遍 關注，研究成果不斷發表，應用前景一片光明，這一切都因為石墨烯具有其它材料不可比 擬的特點和優勢。作為首個被發現的二維材料，石墨烯的奇異特性包括：楊氏模量(約 1100GPa)，斷裂強度(125GPa)，熱導率(約5000Wm-1K-1)，比表面積(計算值2630m2g-1) 以及量子霍爾效應這樣的奇特輸運現象。正是因為石墨稀具有如此多的優秀物理性質，將 石墨烯與聚合物，金屬，陶瓷等材料結合起來改善、增強這些材料或者它們復合材料的各 種性能，成為了當前的研究熱點之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種含石墨烯納米片層無機非金屬復合吸波材料、 制備和應用，該材料具有耐高溫，耐腐蝕，吸波性能好的特點，且在減少表面反射的同時 提高吸波效率；制備方法簡單，適合于工業化生產。

本發明的一種含石墨烯納米片層的無機非金屬復合吸波材料，該材料包括：石墨烯納 米片層，無機非金屬，石墨烯納米片層體積比占整個無機非金屬復合吸波材料的 0.1％～50％。

所述的無機非金屬復合吸波材料，包括：氧化鋁粉末和石墨烯，其質量比為99％∶1％。

所述的無機非金屬復合吸波材料，包括：氮化硅(Si₃N₄)和石墨烯，其質量比為95％∶ 5％。

所述的無機非金屬復合吸波材料，包括：二氧化硅SiO₂和石墨烯，其質量比為97％∶ 3％。

所述石墨烯納米片層為1層至30層石墨烯，石墨烯納米片層的厚度為0.34nm～10.2nm， 石墨烯指由碳原子按照六邊形緊密排列而成的二維材料，石墨烯為單層的石墨，厚度為 0.34nm-0.36nm。

所述步驟(1)中的無機非金屬為各種透波陶瓷粉體，如二氧化硅(SiO₂)，氧化鋁(Al₂O₃)， 氮化硅(Si₃N₄)等；或者玻璃，如石英玻璃等；或者玻璃-陶瓷復合材料，如石英纖維復合陶 瓷材料等。

本發明的一種含石墨烯納米片層的無機非金屬復合吸波材料的制備方法，包括：

(1)將石墨烯納米片層與無機非金屬混合；

(2)將上述混合好的粉體采用常壓、熱壓、熱等靜壓或者放電等離子體燒結等技術進行 燒結；

所述常壓燒結，使用馬弗爐作為燒結設備，燒結溫度范圍為1200～1500℃，燒結時間 在1～20小時；熱壓燒結，燒結溫度范圍為1350～1600℃，燒結壓力為20～30MPa，燒結時 間在180～230分鐘；熱等靜壓燒結，燒結溫度范圍為1400～1500℃，燒結壓力為 100～200MPa，燒結時間在200～250分鐘；放電等離子燒結，燒結溫度范圍為1250～1500℃， 燒結壓力為30～60MPa，燒結時間在15～30分鐘。

所述步驟(1)中的無機非金屬為各種透波陶瓷粉體，如二氧化硅(SiO₂)，氧化鋁(Al₂O₃)， 氮化硅(Si₃N₄)等；或者玻璃，如石英玻璃等；或者玻璃-陶瓷復合材料，如石英纖維復合陶 瓷材料等。