尺寸可控铁氧体/还原氧化石墨烯复合材料的制备及电磁性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

科学技术的发展和各类电子设备和电子通讯的广泛应用,电磁干扰和污染已成为日益严重且不容忽视的问题,成为继大气污染、水污染和噪声污染后的第四大污染。为解决电磁干扰和污染,新型高效吸波材料的研究与开发备受关注。此外,吸波材料在民事和军事领域上都有广泛的研究价值和应用前景。

石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的新型纳米材料,密度低、比表面积大、高杨氏模量和透光率,而且具有高电导率和热稳定性;石墨烯及石墨烯复合材料具有的轻质、强吸收和宽吸收的吸波特性,在电磁波吸收领域上展现出非常广阔的前景。

铁氧体作为一种具有介电和磁性双重损耗机制的吸波材料,具有吸收能力强、频带宽、抗蚀能力强等优点。利用不同的合成方法可以准确调控铁氧体的尺寸、形状,进而调节其电、磁和吸波性能,可进一步深入研究其吸收电磁波的机理。

近年来,研究者在对于吸波材料方面的研究做了很多有价值的工作。Zong等将氧化石墨烯(GO)超声分散于去离子水中,向其中加入一定比例的Ni(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O,调节pH值后,经一步水热反应得到还原氧化石墨烯RGO/NiFe2O4复合材料,该过程中氧化石墨烯的还原与NiFe2O4的结晶同步完成,避免了化学还原剂的使用。Liu等采用简单有效的一锅溶剂热法,在乙二醇中用水合肼还原镍盐和氧化石墨烯,成功合成了海胆状镍纳米粒子一还原氧化石墨烯(u—Ni/RGO)。Li等在氧化石墨烯的悬浮液中添加Co(CH3COO)2的水溶液,充分混合后,经简单的一步水热还原过程制得了自支撑的Co2O4纳米管/RGO复合吸波材料纸。Zong M等通过“一锅水热合成法”将氧化石墨烯的还原过程和CoFe2O4晶体的结晶过程在一步过程中实现,并且在避免使用化学还原剂的条件下合成出了RGO/CoFe2O4复合材料。这种复合材料相比较于纯净的CoFe2O4和RGO材料,表现出了优异的电磁性能,材料不仅在12.4 GHz下达到-47.9 dB的最大反射损耗,并且在12.4-17.4 GHz内的反射损耗低于-10 dB。

本课题通过Hummers法制备氧化石墨烯,不会产生有毒气体,且实验所需氧化时间较短,氧化程度比较高,而得到的产物结构都比较规整并且易于剥离;采用一步溶剂热法,通过调节合成条件,在氧化石墨烯片层原位生长具有可控尺寸和形貌的铁氧体,同时完成氧化石墨烯的还原,制备铁氧体/还原氧化石墨烯复合材料,探索其电磁波吸收性能。

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