[發(fā)明專利]吸收高頻電磁波的石墨烯與四氧化三鐵納米材料及制法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110158480.0
• 申請日: 2011-06-14
• 公開（公告）號: CN102295913A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳玉金;馬楊;王鐵石;歐陽秋云;齊立紅;朱春玲
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對高頻電磁波具有強吸收特性的納米復(fù)合材料，本發(fā)明也涉及一種對高頻電磁波具有強吸收特性的納米復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

當今時代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電磁波也充滿了世界的任何一個角落。電磁波對環(huán)境的影響也日益增大，在機場，飛機航班因電磁波干擾無法起飛，在醫(yī)院電話會干擾電子設(shè)備而導(dǎo)致診斷儀器誤診。因此，治理電磁波污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料已成為當今一大課題。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了眾多納米復(fù)合材料對電磁波的吸收有著良好的效果，比如四氧化三鐵，作為一種磁性材料，納米結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵對一定頻率范圍的電磁波有著較好的吸收特性。所以研究以四氧化三鐵為基礎(chǔ)的納米復(fù)合材料用于微波的吸收屏蔽，引起了越來越多的國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。然而由于現(xiàn)在已知的吸波材料仍存在著一些問題。

我們曾合成出具有良好微波吸收效果的四種復(fù)合納米材料并已申請專利，分別是四氧化三鐵納米顆粒(公開號CN101880065A)、四氧化三鐵/氧化錫(公開號CN101586019)、四氧化三鐵/氧化鋅(公開號CN101767767A)以及四氧化三鐵/鐵/二氧化硅(公開號CN101514282)。但是以上材料都有著一定的不足，四氧化三鐵納米顆粒、四氧化三鐵/氧化錫、四氧化三鐵/氧化鋅等具有較高的吸收強度和吸收頻率帶寬，但是它們需要較大的添加量，一般要大于40wt％。添加量大，吸波體的重量會顯著最大，限制了它們在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，如何提高納米復(fù)合吸波材料的吸收強度的同時，保證吸波體較輕是當前的主要技術(shù)難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種對高頻電磁波具有強吸收特性的吸收高頻電磁波具的石墨烯與四氧化三鐵納米復(fù)合材料。本發(fā)明的目的還在于提供一種操作簡單、適合于工業(yè)化生產(chǎn)的吸收高頻電磁波具的石墨烯與四氧化三鐵納米復(fù)合材料的制法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明的吸收高頻電磁波具的石墨烯與四氧化三鐵納米復(fù)合材料是：先將0.08-0.12克石墨烯加入280-320毫升水中形成溶液，再向溶液中加入0.05-0.15克Fe(NO₃)₃·9H₂O得到混合液，將混合溶液在50攝氏度下攪拌兩個小時，然后將沉淀物分離出來，用乙醇和蒸餾水清洗，在真空的環(huán)境下干燥；在氬氣下加熱到350攝氏度退火處理2個小時所得到的石墨烯與四氧化三鐵納米復(fù)合材料。

本發(fā)明的吸收高頻電磁波的石墨烯與四氧化三鐵納米復(fù)合材料的制法為：

(1)將乙醇和金屬鈉同時加入高壓釜中，在220攝氏度下反應(yīng)72小時，然后將所得的產(chǎn)物在空氣中灼燒，最后將生產(chǎn)的產(chǎn)物用蒸餾水和乙醇清洗，得到石墨烯；

(2)將0.08-0.12克石墨烯加入280-320毫升水中溶解，再向溶液中加入0.05-0.15克Fe(NO₃)₃·9H₂O得到混合溶液，將混合溶液在50攝氏度水浴條件下攪拌兩個小時，然后將獲得的沉淀物離心分離出來，用乙醇和蒸餾水清洗幾次，在真空的環(huán)境下干燥；

(3)將步驟(2)獲得的產(chǎn)物在氬氣下加熱到350攝氏度退火處理2個小時，冷卻到室溫后，得到石墨烯與四氧化三鐵納米復(fù)合材料。

用本發(fā)明的石墨烯/四氧化三鐵納米復(fù)合材料制備20wt％石墨烯/四氧化三鐵-石蠟復(fù)合薄膜材料，利用T/R同軸傳輸線測試其電磁參數(shù)。最后利用電磁傳輸線理論計算不同薄膜厚度的電磁波反射率。

本發(fā)明提供了一種對高頻電磁波具有強吸收特性的石墨烯/四氧化三鐵納米復(fù)合材料的制備方法。利用石墨烯/四氧化三鐵納米復(fù)合材料制備的薄膜，在其厚度為3-6毫米時，吸收強度均達到了-20dB以下，對頻率為5.5GHz和7GHz左右的微波吸收強度分別都超過了-30dB。并且其吸收頻率寬度很大，大于-15dB吸收的頻率范圍達到了7GHz，兼具了四氧化三鐵納米顆粒、四氧化三鐵/氧化錫、四氧化三鐵/氧化鋅等具有較高的吸收強度和四氧化三鐵/鐵/二氧化硅吸收的頻率帶寬較寬的優(yōu)點。

本發(fā)明的另一個與以往微波吸收材料不同的優(yōu)點是制備薄膜所需的材料比重很小，薄膜材料中石墨烯/四氧化三鐵材料比例僅為20wt％，所以用料更少，制作的薄膜材料材質(zhì)更輕，更有利于工業(yè)化生產(chǎn)，應(yīng)用也更廣泛。

附圖說明

圖1為石墨烯/四氧化三鐵納米復(fù)合材料的透射電鏡圖。

圖2為石墨烯/四氧化三鐵納米復(fù)合材料的XRD圖譜。