碳材料由于其低密度而被廣泛用于輕質(zhì)且高效的微波吸收（MA）。然而，單一碳材料的阻抗匹配和吸收性能較差。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（rGO）被廣泛用作具有可定制介電性能的碳材料，但仍存在MA差、負(fù)載高的問題。本工作通過簡單可控的熱還原方法制備了一系列不同還原程度的大片GO，并對(duì)其MA性能進(jìn)行了研究。對(duì)石墨烯的組成、結(jié)構(gòu)和MA性能的分析表明，rGO的MA性能與還原程度和片材尺寸密切相關(guān)。大片石墨烯更容易相互重疊形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而減少填料負(fù)載。同時(shí)，混合不同還原度的rGO后，最佳反射損耗為-59.12 dB，分別是原單組分的2.13倍和1.59倍。有效吸收帶寬為 3.54 GHz，負(fù)載僅為 1.5 wt%。這項(xiàng)工作為在低填料量下構(gòu)建具有強(qiáng) MA 能力的石墨烯基復(fù)合材料提供了一種有前景的方法。
Figure 1. （a）XRD光譜，（b）拉曼光譜，（c）XPS光譜，（d-h）GO和rGO的XPS C 1s光譜隨不同溫度還原。
Figure 2. (a) GO的AFM圖像和片高，(b-f) GO和rGO的TEM圖像隨著不同溫度的降低。
Figure 3. （a，b）介電常數(shù)，（c）不同負(fù)載下rGO的磁導(dǎo)率。(d) 還原溫度為600 ℃的 1.5 wt% 復(fù)合材料的 RL 與厚度和頻率的關(guān)系。rGO在600℃還原溫度下不同負(fù)載量的 RL (e) 0.5 wt% (f) 1.0 wt% (g) 1.5 wt% (h) 2.0 wt%。
Figure 4. （a，b）介電常數(shù)，（g-i）rGO在不同還原溫度下的反射損耗。 (c) RT800 在最佳厚度下的反射損耗，(d) RT800 在λ/4 條件下吸收體厚度 t
m 與峰值頻率 f
m 的模擬，(e) 歸一化輸入阻抗模量 |Z
in/Z
o| RT800 生成。 (f) GO 的熱還原機(jī)理。
Figure 5. (a-c) LGO、MGO 和 SGO 的 SEM 圖像和尺寸分布。 (d) XPS 光譜，(e) GO 在不同片材尺寸下的特征參數(shù)。 (f) 介電常數(shù)，(g-i) rGO 與不同薄片的反射損耗。
Figure 6. 所有樣品的介電常數(shù)范圍 (a) 實(shí)介電常數(shù)，(b) 虛介電常數(shù)，(c) 介電損耗。(d) 混合樣品的切線介電損耗。(e) F-2:1, (f) F-1:1, (g) F-1:2的反射損耗。(h) |Z
in /Z
o | 厚度為 4.04 毫米的所有樣品的值和相應(yīng)的反射損耗值。
Figure 7. (a) F-1:2 在最佳厚度下的反射損耗，(b) F-1:2 在 λ/4 條件下的吸收體厚度t m與峰值頻率f m的模擬，(c)歸一化輸入阻抗模數(shù) |Z
in /Z
o | 由 F-1:2 生成。(d) rGO 復(fù)合材料的電磁微波吸收機(jī)制示意圖。
Figure 8. (a, b) 反射損耗、EAB、厚度和負(fù)載在不同溫度下減少的樣品和本工作中混合樣品的對(duì)比圖。(c) 各種基于 rGO 的材料的 MA 特性與這項(xiàng)工作的比較。
相關(guān)研究工作由四川大學(xué)-Feng Chen 和Qiang Fu課題組于2022年發(fā)表在《Carbon》期刊上，原文：Light-weight, low-loading and large-sheet reduced graphene oxide for high-efficiency microwave absorber。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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