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      新型超輕復合氣凝膠吸波材料

      時間:2023-07-14瀏覽次數:218

      隨著5G通信技術的快速發展和電子設備的大量應用,電磁波輻射對環境的影響日益增大。因此,治理電磁“污染”,尋找一種能吸收并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料,已成為功能材料領域的研究熱點。

      當前,吸波材料廣泛應用在家用電器、通訊醫療設備的電磁輻射防護和軍事隱身領域。 “比如我們使用的筆記本電腦、手機等電子設備內部含有貼片型吸波材料,可有效吸收泄露的電磁輻射,消除電磁干擾。比如在飛機、導彈、艦艇等武器裝備表面涂覆吸波材料,可以吸收偵察電波、衰減反射信號,從而突破敵方雷達的防區,成為反雷達偵察的一種有力手段!

      作為目前世界上密度最小的固體材料——氣凝膠,其具有獨特的三維多孔網絡結構、巨大的比表面積和超低的密度等特點,是一種潛在的輕質吸波材料。

      新型超輕復合氣凝膠吸波材料


      還原氧化石墨烯是一種新型的二維碳納米材料和功能化石墨烯。但單一的電磁波損耗機制、較差的阻抗匹配,使得還原氧化石墨烯的電磁吸波能力難以滿足實際應用需求。

      已有的研究表明,將二維還原氧化石墨烯納米片組裝成三維宏觀氣凝膠,進一步與磁性鐵氧體復合構筑石墨烯基磁性復合氣凝膠,不僅能夠大大降低體積密度,提高吸波劑和空氣之間的阻抗匹配度,還能實現多重電磁損耗機制的協同作用。

      此次研究中,先進院科技以氧化石墨烯納米片為模板、乙二胺為還原劑和氮摻雜劑,采用溶劑熱-水熱自組裝兩步法,合成氮摻雜石墨烯/中空鈷鐵氧體復合氣凝膠。

      先進院科技研究發現,復合氣凝膠具有獨特的三維分級多孔網狀結構和極低的密度(12.1~14.5 mg/cm3,約為空氣密度的9~11倍)。通過改變鈷鐵氧體的形貌和添加量,可以有效調控復合氣凝膠的電磁參數與吸波性能。其中,當中空鈷鐵氧體的添加量為15mg、匹配厚度為1.8mm時,復合氣凝膠具有最優的吸波性能,可以同時滿足“薄厚度、強吸收、寬頻帶、低密度和填充比”的實際應用需求。

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