[發明專利]一種還原氧化石墨烯/多壁碳納米管/鎳鐵氧體三元納米復合吸波材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810694016.5
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108690556B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 疏瑞文;吳越;張佳賓;李為杰;李振銀;郭長蓮;孫瑞瑞
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;H05K9/00
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明公開了一種還原氧化石墨烯/多壁碳納米管/鎳鐵氧體(RGO/MWCNTs/NiFe₂O₄)三元納米復合吸波材料及其制備方法。以氧化石墨烯(GO)、多壁碳納米管、六水合硝酸鎳、九水合硝酸鐵為前驅體，通過一步水熱反應，制得具有局部三維導電網絡結構的RGO/MWCNTs/NiFe₂O₄三元納米復合材料。該制備方法綠色環保、無任何有毒害副產物產生、制備工藝簡單、成本低廉。制得的三元納米復合吸波材料吸收電磁波能力強、吸收頻帶寬、厚度薄、密度低，通過調節復合材料中MWCNTs的含量以及涂層的厚度可以實現對不同波段的電磁波有效吸收，在電磁吸收和電磁屏蔽領域具有重要的應用價值。

技術領域

本發明屬于電磁復合材料技術領域，具體涉及一種還原氧化石墨烯基磁性納米復合吸波材料的制備方法。

背景技術

隨著軍事領域中的電磁隱身技術的發展需要以及電磁干擾、電磁污染問題的日趨嚴重，電磁波吸收材料逐漸成為功能材料領域的研究熱點。傳統電磁波吸收材料，如鐵氧體、金屬微粉和碳化硅等，通常存在吸收頻帶窄、密度高的缺點，因而限制了它們在實際中的應用。新型的電磁波吸收材料一般需要滿足厚度薄、質量輕、吸收頻帶寬、吸收性能強(“薄、輕、寬、強”)等要求。

納米材料具有量子效應、宏觀量子隧道效應、小尺寸效應和界面效應等特性。當納米粒子的電子能級發生分裂時，能夠對電磁波產生較強的吸收。此外，納米材料的比表面積大，表面原子比例高，在電磁輻射下，高濃度晶界和晶界原子的特殊結構導致原子、電子的自由運動加劇，使得電磁能轉化為熱能，增強了對電磁波的吸收能力。因此，納米材料在電磁波吸收領域的應用得到廣泛關注。

尖晶石型鎳鐵氧體(NiFe₂O₄)具有制備簡單、低成本、良好的化學穩定性和較高的磁損耗等特性，但單一的NiFe₂O₄用作電磁波吸收材料時存在密度大、吸收頻帶窄、電磁波衰減能力弱等缺點，因此限制其在電磁波吸收領域的應用。研究表明，將其與碳納米材料(石墨烯、碳納米管等)復合構建雜化納米復合材料，不僅可以有效增強對電磁波的衰減能力，而且可以得到一類輕質的吸波材料。

還原氧化石墨烯(RGO)是一種新型的二維碳納米材料，其片層的表面存在大量的缺陷，且表面和邊緣攜帶豐富的含氧官能團(-COOH、-OH、-C-O-C- 等)不僅有助于提高RGO的電磁阻抗匹配特性；而且，缺陷對電磁波產生極化弛豫，含氧官能團對電磁波產生電偶極子弛豫，使得RGO具有較強的介電損耗和電磁波吸收能力。然而，RGO片層之間存在π-π相互作用，容易團聚形成聚集體，影響RGO的實際使用性能。此外，純RGO用于電磁波吸收材料時由于阻抗匹配較差和單一的電磁波衰減機制，使其電磁波吸收強度較差，不能滿足實際應用的要求。

多壁碳納米管(MWCNTs)是一種一維碳納米材料，具有獨特的管狀結構、大長徑比、低密度、優異的導電性能和力學性能、高的介電損耗等特性，使其在電磁波吸收材料領域具有良好的應用前景。因此，將MWCNTs引入RGO片層之間構筑具有三維空間結構的RGO/MWCNTs雜化復合材料，不僅可以減輕RGO 片層的團聚和增強復合材料的力學性能，而且可以通過界面極化和協同效應等提高復合材料的電磁波衰減性能。

本發明利用水分散液中氧化石墨烯(GO)的雙親性(類表面活性劑)特征，通過超聲直接分散原始的MWCNTs，得到穩定的GO/MWCNTs分散液。因此，可以避免原始的MWCNTs進行濃酸酸化處理時導電性能的下降和管壁苯環共軛結構的破壞。通過簡單的一步水熱法將磁損耗型NiFe₂O₄納米粒子與介電損耗型 RGO和MWCNTs進行復合制備具有局部三維導電網絡結構的還原氧化石墨烯/ 多壁碳納米管/鎳鐵氧體(RGO/MWCNTs/NiFe₂O₄)三元納米復合吸波材料，通過調節復合材料中MWCNTs含量以及涂層的厚度可以實現對不同波段的電磁波有效吸收。

發明內容