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西北工業大學Xiaomeng Fan,西安郵電大學Qian Zhou,西安科技大學Lifei Du等--具有可調微波吸收性能的石墨烯/纖維素氣凝膠的輔助制備,適用于超輕量應用
       石墨烯氣凝膠作為一種新型的碳基復合材料,具有導電性高、結構可調、耐腐蝕性好等特點,在吸波領域表現出巨大的潛力。通過制備工藝設計有效調控石墨烯氣凝膠復合材料的微觀結構,精確控制其介電性能,對提高其吸波性能具有重要意義。本研究以石墨烯和短纖維纖維素為原料,采用基于溶解-再生策略的冷凍干燥法,成功制備了兩種具有三維多孔結構的石墨烯/纖維素氣凝膠復合材料。對比分析了它們微觀結構、介電性能和相應的電磁波吸收性能的差異,結果表明,在纖維素基體中引入石墨烯納米片的石墨烯/纖維素氣凝膠復合材料具有優異的吸波性能。添加 32wt% 石墨烯的石墨烯/纖維素氣凝膠復合材料在相對較大的厚度范圍(3.9–4.7mm)內實現了整個 X 波段(8–12.4GHz)的有效電磁波吸收(反射損耗小于 −10 dB)。所提出的氣凝膠的密度不超過 0.02g/cm3,顯示出作為優異的輕質微波吸收材料的巨大潛力。總結了多尺度電磁波吸收機理,為設計具有寬帶完美吸收的超輕質吸收材料提供重要參考。
 

圖1. 兩種GNS/纖維素氣凝膠的制備過程:(a)IGNS/纖維素氣凝膠;(b)M-GNS/纖維素氣凝膠。
 


圖 2. 所制備氣凝膠的形貌:(a)純纖維素氣凝膠;(b~c)IGNS/纖維素氣凝膠;(d~f)M-GNS/纖維素氣凝膠。
 
 
圖3. 具有不同GNS含量的I-GNS/CA和M-GNS/CA復合材料的復介電常數:(a)I-GNS/CA復合材料的實部;(b)I-GNS/CA復合材料的虛部;(c)M-GNS/CA復合材料的實部;(d)M-GNS/CA復合材料的虛部;(e~f)I-GNS/CA和M-GNS/CA復合材料的比較。
 


圖 4. GNS/CA 復合材料在 8-12.4 GHz 頻率范圍內的厚度相關 RL。(a) 10%-I-GNS/CA;(b) 16%-I-GNS/CA;(c) 23%-I-GNS/CA;(d) 22%M-GNS/CA;(e) 32%-M-GNS/CA;(f) 38%-M-GNS/CA;(g) 在 X 波段有效吸收的 MGNS/CA 復合材料的厚度范圍 (RL<-10 dB);(h) 不同厚度的 32%-M-GNS/CA 復合材料的頻率相關 RL 曲線。(i) I-GNS/CA 和 M-GNS/CA 復合材料的 RL 曲線比較。
 
 
圖 5. 所提出的 GNS/CA 復合材料的電磁波吸收機制示意圖。
 
      相關科研成果由西北工業大學Xiaomeng Fan,西安郵電大學Qian Zhou,西安科技大學Lifei Du等人于2024年發表在Journal of Colloid and Interface Science(https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.10.057)上。原文:Facilitative preparation of graphene/cellulose aerogels with tunable microwave absorption properties for ultra-lightweight applications
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.10.057

轉自《石墨烯研究》公眾號
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