[发明专利]一种非金属石墨烯基复合吸波材料及其制备方法

说明书

本发明要解决目前铁磁性金属基吸波材料存在高密度、吸波频带窄和耐腐蚀性差的缺点以及二次复合过程中石墨烯团聚的问题。本发明涉及一种非金属石墨烯基复合吸波材料及其制备方法。该方法操作简单，便于大规模生产；得到的复合吸波材料不包含金属，既能保留住石墨烯材料轻质的特点又具有良好吸波性能。该方法包括如下步骤：步骤I：将氧化石墨烯浆料和蒽醌类化合物在液相中均匀混合；步骤II：用步骤I中得到的材料转移至反应釜中进行水热反应；步骤III：用步骤II中得到水凝胶进行冷冻干燥制备还原氧化石墨烯@小分子蒽醌化合物复合材料。通过改变小分子蒽醌化合物的含量能够对还原氧化石墨烯的电导率进行调控，从而实现其吸波性能的调控。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，涉及一种非金属石墨烯基复合材料及其制备方法、非金属石墨烯基吸波材料。

背景技术

吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能或其它形式的能量而耗散掉，或使电磁波因干涉而消失的一类材料。随着微波和通讯技术的飞速发展，特别是移动通信、计算机、家用电器的日益普及，日趋严峻的电磁污染对环境和生物安全的威胁日益被人们重视。研究发现，电磁辐射对生物肌体具有伤害。早在20年前专家就曾指出：数以百万计的人由于长期暴露在来自电缆和家庭电器的电磁辐射中，所面对的患癌症和退化性疾病的危险正在增加，高频电磁波对生物肌体细胞、神经系统、循环系统、免疫、生殖和代谢功能具有极强的辐射伤害，对公众身体有着长期潜在的威胁和影响。电磁辐射对家用电器、医疗设备、军事设施、航空的强干扰甚至还会造成灾难性后果。此外，电磁元器件的电磁干扰、电磁信息泄密等问题也引起了人们的广泛关注。在军事领域，军事设施的电磁隐身，微波吸收材料扮演十分重要的角色。吸波材料的需求量逐年快速增加，同时对吸波材料的性能要求也越来越高。

传统的金属基磁性材料，如铁氧体、金属粉末，由于磁性强、磁损耗大、成本低，在某些特殊频率具有较强的吸波能力。但其高密度、易团聚、吸波频带窄和耐候性差等缺点限制了铁磁性材料作为高性能吸波材料的应用。石墨烯是2004年首次发现的一种新型的二维纳米材料，其神奇的二维结构使其具有独特的理化性能。正是由于其优异的电学、热学、力学等性能使得石墨烯有可能取代传统铁磁材料成为一种新型的电磁波吸收材料。到目前为止，研究者们对石墨烯这种新型吸波材料做了大量的研究。但是由于石墨烯较高的电导率，其介电常数的实部虚部都比较大阻抗匹配特性较差，大量的电磁波在材料表面反射。因此，吸波性能不能够达到高效吸波剂的标准。而化学氧化法制备的氧化石墨烯，由于其表面具有大量的含氧官能团（羟基、羧基、环氧基团等）这些高密度的官能团作为缺陷，会扭曲石墨烯晶格中碳原子sp2杂化结构，导致其呈现出较低的导电率，电磁波衰减能力较弱。但是氧化石墨烯的电导率又会随着其还原程度的变化而变化。因此为了提高氧化石墨烯微波吸收性能，人们也侧重于把氧化石墨烯和一些功能性纳米材料的复合物上，以增强其电磁波吸收性能。尽管上述方法也能得到性能出色的石墨烯基吸波材料，但是多元复合材料在制备时存在的缺点也很明显，例如，引入的功能性纳米材料很有可能会降低材料的化学稳定性；不同界面的相容性差、多组分材料的分散性和均匀性不易控制等。

发明内容

本发明要解决目前铁磁性金属基吸波材料存在高密度、吸波频带窄和耐腐蚀性差的缺点以及二次复合过程中石墨烯基易出现团聚的问题，而提供非金属石墨烯基复合吸波材料及其制备方法。

一种是以还原氧化石墨烯为基体复合小分子蒽醌类化合物而制成。

上述一种非金属石墨烯基复合吸波材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、将氧化石墨烯浆料与蒽醌类小分子化合物均匀混合分散在水溶液中。其中氧化石墨烯浆料质量和蒽醌类细小分子化合物质量比为1:0.5～4；

二、将步骤一中得到的均一混合溶液放入聚四氟乙烯反应釜中，控制温度为150～200℃，反应时间为6～18 h，然后洗涤，冷冻干燥，得到还原氧化石墨烯/小分子蒽醌化合物吸波材料。