[發明專利]一種石墨烯-羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料

有效

• 申請號: 201811289151.8
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109451715B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 劉亞青;白永飛;馬衛海;劉亞楠;趙貴哲
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;C09K3/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴;李曉娟

本發明屬于電磁波吸收材料領域，具體是一種寬頻強吸收石墨烯?羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料及其制備方法。該方法將濕化學氧化法與橋聯法有效結合，一方面通過羰基鐵粉與鐵氧體的性能互補，降低羰基鐵粉的導電性，同時保留其整體較高的飽和磁化強度的優勢。另一方面，通過石墨烯的引入，改善了材料的吸波損耗機制，使得材料的電磁波吸收性能得到極大的提高。本發明制備的石墨烯?羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料在電磁性能上兼具石墨烯、磁介質型材料的優異性能，制備工藝簡單、成本低、綠色環保，尤其是適合于工業化生產。因此，該材料在吸波材料、抗靜電材料、電磁屏蔽領域等領域具有廣闊的應用潛力和市場前景。

技術領域

本發明屬于電磁波吸收材料領域，具體是一種寬頻強吸收石墨烯-羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料及其制備方法。

背景技術

石墨烯是一種新型的介電損耗型電磁波吸收材料。研究表明，化學氧化還原法制備的石墨烯的表面缺陷、殘留官能團有利于阻抗匹配和電磁波的衰減，所以其吸波性能優于碳納米管、石墨以及其它方法制備的高品質石墨烯。此外，化學氧化還原法制備石墨烯還具有產量高的特點，有望實現工業化，而且制備過程中的中間產物氧化石墨烯表面具有豐富的含氧官能團，是一種優良的載體，可以通過簡單的一步反應獲得石墨烯與其它功能粒子的復合材料。通常，材料的電磁波吸收性能主要由阻抗匹配和衰減特性決定，石墨烯具有較高的介電常數，但磁導率方面的缺失，使得單一石墨烯材料的阻抗匹配性能較差，難以達到吸波性能的要求。目前主要通過與磁性粒子的復合提高材料整體的磁導率。

羰基鐵粉（CIP）具有居里溫度高、飽和磁化強度值高、磁導率優、熱穩定性好等特點，已被用作千兆赫范圍內的吸波材料。但是，由于CIP自身具有較高的導電性，與自由空間的阻抗匹配性差，目前主要通過與一些絕緣材料的復合來解決這一問題，如SiO₂、SnO₂。這些絕緣材料的加入雖然能夠降低羰基鐵粉的導電性，進而提高與自由空間的阻抗匹配性能，但同時，材料整體的復合磁導率也降低，這限制了它們在吸波材料領域中的應用。

針對上述背景，有必要對現有吸波材料進行改進，因此，提供一種強吸收、寬頻段、自重小的復合吸波材料的制備方法就成為該技術領域急需解決的關鍵問題之一。

發明內容

本發明為了解決羰基鐵粉無法很好的在吸波材料領域中獲得應用，提供了一種寬頻強吸收石墨烯-羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種寬頻強吸收石墨烯-羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料，其中羰基鐵粉顆粒表面完全或部分被四氧化三鐵顆粒包覆形成CIP@Fe₃O₄核殼結構的粉體，CIP@Fe₃O₄核殼結構表面完全或部分被石墨烯包覆形成寬頻強吸收石墨烯-羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料。

本發明所述的復合材料通過羰基鐵粉與鐵氧體的性能互補，降低羰基鐵粉的導電性，但同時保留其較高的飽和磁化強度優勢，并通過石墨烯的引入，改善材料的損耗機制，大大提升了材料的電磁波吸收性能。

本發明進一步提供了一種寬頻強吸收石墨烯-羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料的制備方法，包括以下步驟：四氧化三鐵顆粒附著于羰基鐵粉顆粒表面后形成CIP@Fe₃O₄核殼結構的粉體，將石墨烯分散在無水乙醇中配制成混合液，機械攪拌30分鐘后與CIP@Fe₃O₄核殼結構的粉體混合，繼續攪拌1h，之后通過磁選分離得到RGO-CIP@Fe₃O₄復合材料，冷凍干燥得到寬頻強吸收石墨烯-羰基鐵粉@四氧化三鐵電磁波吸收復合材料。