[发明专利]石墨烯/四氧化三铁复合材料、其制备方法及用途

说明书

本申请提供了石墨烯/四氧化三铁复合材料，所述复合材料包含还原氧化石墨烯和四氧化三铁纳米粒子，并且所述复合材料为三维多孔结构。本申请还提供了石墨烯/四氧化三铁复合材料的制备方法以及根据该制备方法制得的石墨烯/四氧化三铁复合材料及其用途。在一些实施方案中，本申请的所述石墨烯/四氧化三铁复合材料可以用作或者用于制备电磁波屏蔽材料或电磁波吸收材料。

技术领域

本申请属于材料领域。具体而言，本申请涉及石墨烯/四氧化三铁复合材料、其制备方法及用途。

背景技术

近年来，科技领域的快速变革使得生活中充斥着各种便捷生活的电子、电气设备，同时形成了日益复杂的电磁环境，而随之产生的更加严重的电磁辐射及电磁干扰极大地影响着人身健康和电子设备的正常工作。其中过度的电磁辐射会干扰人体的代谢、免疫、生殖系统，而设备间电磁信号干扰问题会造成通讯、探测信号的杂乱以及精密电子、电气设备的相关元件的失效。此外，基于电磁波的雷达探测技术在军事领域应用同样广泛，各种高性能、多功能雷达如超宽频雷达、合成孔径雷达、脉冲多普勒雷达等极大地提高了对目标的探测距离与精度。如何降低军事装备的雷达反射截面积(RCS)以减弱敌方雷达的探测能力同样是目前深刻影响军用装备发展的一大难题。同时随着军用舰船、飞行器上的电子、电气设备的整合度、集成度越来越高，应用不同频段电磁波的电子元器件间的电磁兼容、电磁干扰问题正变得日益突出。以上问题的解决，均需要研发能够覆盖不同频段的、超宽频的、高吸收率的电磁波吸收材料，从而将不利的电磁波信号降到最低。

目前吸波材料的研制主要是基于对厘米波的吸收衰减，随着应用更高频段电磁波的电子设备日益增多，如毫米波段77GHz汽车雷达和5G技术的发展，以及毫米波雷达在导弹的末端制导、机场及舰船的导航等领域的毫米波雷达的普及，人们对毫米波吸波材料的需求更加迫切。此外，较之以上对高性能吸波材料需求非常迫切的电磁波频段，太赫兹波吸收材料在未来的通讯和探测领域同样不可或缺。特备是最近，基于太赫兹频段(0.1THz-10THz)的电子器件得到迅速发展，相比于微波器件，太赫兹器件整体尺寸可以做的更小，并展现出在高速通讯、高精度成像、无损检测以及军用太赫兹雷达等领域巨大的应用潜力，特别是在太空领域，目前各主要强国均投入大量的人力财力于太赫兹领域研究，目前已有太赫兹通讯、成像设备及太赫兹雷达被开发出来。在可预见的未来，我们生活的电磁环境必然交杂着应用微波和太赫兹波的不同频段的电子、电气设备，同时要求远探测距离和高探测精度的军用雷达技术必然走向兼具微波和太赫兹波段多频段雷达整合的道路。因此迫切需要研发对微波和太赫兹波段电磁波均有强的吸收能力的超宽频吸波材料。然而从微波到太赫兹波，波长跨越非常大，由数十厘米到几十微米，这对吸波材料的结构和组成设计提出的要求更高。

二维碳纳米材料石墨烯具有非常独特的光学、电学和力学性质，在吸波材料领域具有巨大的应用潜力，以石墨烯为负载平台，利用其大的二维平面结构负载其他吸波组分有利于进一步提高整个材料体系对电磁波的界面极化、多重散射及磁损耗能力。但是大多数吸波体中石墨烯基吸波组分以填料的形式存在，易产生分散均匀性差、吸波体密度大等问题。并且极易产生在太赫兹频段内折射率较高，表面反射强，太赫兹吸收性能差的问题。所以，目前报道的大部分石墨烯基吸波材料主要集中在厘米波段并且吸收频带较窄，吸收强度低，难以应对生活中日益复杂多变的电磁环境以及应用不同波段电磁波技术的雷达的联合探测。

发明内容

一方面，本申请提供石墨烯/四氧化三铁复合材料，所述复合材料包含还原氧化石墨烯和四氧化三铁纳米粒子，并且所述复合材料为三维多孔结构。

在一些实施方案中，所述复合材料为泡沫状结构。

在一些实施方案中，所述复合材料为块体材料。

在一些实施方案中，在所述复合材料中平均粒径为1nm-50nm、3nm-30nm或6nm-20nm四氧化三铁纳米粒子分布在还原氧化石墨烯片上。