[发明专利]一种碳化硅纳米线/石墨烯泡沫电磁波吸收复合材料的制备方法

说明书

一种碳化硅纳米线/石墨烯泡沫电磁波吸收复合材料的制备方法，它涉及一种石墨烯泡沫电磁波吸收材料的制备方法。本发明是要解决现有石墨烯泡沫力学、热学、电磁波吸收性能差的技术问题。本发明：一、制备氧化石墨烯分散液；二、制备石墨烯水凝胶；三、制备石墨烯乙醇凝胶；四、制备石墨烯泡沫；五、化学气相浸渗。本发明具有以下优点：1、本发明方法的制备的石墨烯泡沫质量轻、强度高；2、SiC纳米线的引入使石墨烯泡沫的压缩强度、热稳定性和电磁波吸收性能得到大幅度提升。本发明应用于电磁波吸收材料的制备。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯泡沫电磁波吸收材料的制备方法。

背景技术

由于电子技术，广播、手机、电视、微波技术的广泛应用，导致严重的无形电磁辐射污染，大大增加了地面电磁辐射，危害环境和人体健康。电磁波吸收材料的使用是缓解电磁波污染的有效方法之一。由于超高比表面积，超低体积密度、电导率和优越的电磁波吸收性能，石墨烯泡沫是理想的电磁波吸收材料。为进一步提高石墨烯泡沫的电磁波吸收性能，Fe、Fe₃O₄、羰基铁、NiFe₂O₄、NiO等磁性金属氧化物颗粒分别接枝到石墨烯片上或与石墨烯交联。非磁性氧化物(ZnO)也有助于提高石墨烯的电磁波吸收能力。此外，通过用聚吡咯或聚苯胺聚合物改性，石墨烯复合材料的电磁吸收性能得到显着提高。然而，金属，金属氧化物和聚合物的热稳定性差，严重制约了它们在高温环境下的广泛应用。一维SiC纳米线(SiCnws)由于具有高的热稳定性，化学电阻率，优异的机械强度，良好的介电性能和良好的微波吸收性能，已被证明是电波吸收材料的强有力的候选者之一。

发明内容

本发明是要解决现有石墨烯泡沫力学、热学、电磁波吸收性能差的技术问题，而提供一种碳化硅纳米线/石墨烯泡沫电磁波吸收复合材料的制备方法。

本发明的碳化硅纳米线/石墨烯泡沫电磁波吸收复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

一、将氧化石墨烯粉末加入去离子水中，超声8min～10min，获得浓度为5mg·mL^-1的氧化石墨烯分散液；

二、将NaHSO₃加入到氧化石墨烯分散液中，机械搅拌25min～30min，然后置于高压反应釜中，在温度为180℃～185℃的条件下保温12h～13h，得到石墨烯水凝胶；所述的NaHSO₃与氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的质量比为11:(14～15)；

三、将步骤二得到的石墨烯水凝胶浸泡在浓度为0.05mol/L的Ni(NO₃)₂·6H₂O的无水乙醇溶液中进行溶剂置换1周，得到石墨烯乙醇凝胶；

四、将步骤三得到的石墨烯乙醇凝胶放在超临界干燥釜中，在温度为270℃和压力为8MPa的条件下干燥，获得石墨烯泡沫；

五、化学气相浸渗：将步骤四得到的石墨烯泡沫在混合气氛和温度为1100℃～1150℃的条件下保温4h～5h，然后在氢气的气氛下自然冷却至室温，获得碳化硅纳米线/石墨烯泡沫电磁波吸收复合材料；所述的混合气氛中H₂和CH₃SiCl₃的体积比为1:4。

本发明中石墨烯泡沫较高的比表面积为SiC纳米线的生长提供了大量的生长表面；化学气相渗透工艺(CVI)可轻易地在石墨烯泡沫的内部和表面生长出大量的一维SiC纳米线；石墨烯泡沫的三维网络结构和残余的含氧官能团，高密度堆垛层错以及SiC纳米线与石墨烯片之间的大量界面是提升SiC纳米线/石墨烯泡沫电磁波吸收性能的主要因素。

本发明具有以下优点：

1、本发明方法的制备的石墨烯泡沫质量轻、强度高(屈服强度和杨氏模量分别在线弹性区域迅速增加到0.47MPa和52MPa(ε<1％))；