[发明专利]基于石墨烯的隐形材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于材料技术领域，涉及基于石墨烯的隐形材料及其制备方法与应用。该隐形材料包括石墨烯纳米片分散液和有机溶剂，所述石墨烯纳米片和分散剂的质量比为0.05～0.2:1，分散液中石墨烯纳米片的浓度.5～16.5mg/mL；所述有机溶剂为N‑甲基吡咯烷酮；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。本发明是基于雷达监测信号的脉冲式特点，设置相同频率的交变磁场进而控制石墨烯的排布方向，而将雷达的脉冲信号向回返射的路径直接截断，而达到隐形的目的。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及定向石墨烯材料，具体基于石墨烯的隐形材料及其制备方法与应用。

背景技术

雷达主要由发射机、发射天线、接收天线、接收器和处理器等部分组成。雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量以脉冲的形式辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。雷达探测被广泛应用军事反侦测以及航空航天领域。

中国专利CN108251053A通过还原组装反应和低温聚合反应，将石墨烯、铁氧体和聚合物结合，提供一种石墨烯-铁氧体-聚合物三元纳米复合吸波材料，有效地提高了吸收入射电磁波的强度和扩大了吸波频段范围；提供一种石墨烯-铁氧体-聚合物三元纳米复合吸波材料的制备方法。

中国专利CN105198471A公开了一种石墨烯改性陶瓷基隐身透波复合材料的制备方法，利用石墨烯在高频段良好的电磁波屏蔽性能，实现了复合材料的频段选择性透波。

现有的石墨烯复合材料对于电磁波的透过状态固定，无法在使用过程中进行调节。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，利用石墨烯的各向异性，一种基于石墨烯的隐形材料及其制备方法，应用军事反侦测以及航空航天领域。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种基于石墨烯的隐形材料，该隐形材料包括石墨烯纳米片、分散剂和有机溶剂，所述石墨烯纳米片和分散剂的质量比为0.05～0.2:1，石墨烯纳米片和有机溶剂的质量浓度比为0.5～1mg/mL；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。

具体地，所述石墨烯纳米片为非氧化石墨烯的层状堆积体。

本发明提供一种上述的基于石墨烯的隐形材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高定向热解石墨分散于分散剂中，利用直接液相剥离法制备非氧化还原的石墨烯纳米片分散液，分散液中石墨烯纳米片的浓度3.5～16.5mg/mL；

(2)将步骤(1)制得的石墨烯纳米片分散液与有机溶剂混合，搅拌使其均匀混合成热导率可调的非固化石墨烯复合材料。

所述步骤(1)中直接液相剥离法包括以下步骤：

将高定向热解石墨鳞片加入少量乙醇中清洗数次，洗去杂质，再将洗静后的石墨鳞片和聚乙烯吡咯烷酮按照一定的质量比，并按照石墨鳞片0.5～1mg/L的比例加入到相应体积的N-甲基吡咯烷酮NMP中，连续超声48小时，静置后取上层，在7000rpm下离心1小时，吸取清液后继续超声12小时，获得石墨烯纳米片分散液。

其中，所述步骤(1)中洗静后的石墨鳞片和聚乙烯吡咯烷酮质量比为1～1.5:100。

本发明还提供一种基于上述基于石墨烯的隐形材料的应用，用于制备通过磁场调控的透波装置。