碳材料由于其低密度而被廣泛用于輕質(zhì)且高效的微波吸收（MA）。然而，單一碳材料的阻抗匹配和吸收性能較差。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（rGO）被廣泛用作具有可定制介電性能的碳材料，但仍存在MA差、負(fù)載高的問(wèn)題。本工作通過(guò)簡(jiǎn)單可控的熱還原方法制備了一系列不同還原程度的大片GO，并對(duì)其MA性能進(jìn)行了研究。對(duì)石墨烯的組成、結(jié)構(gòu)和MA性能的分析表明，rGO的MA性能與還原程度和片材尺寸密切相關(guān)。大片石墨烯更容易相互重疊形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而減少填料負(fù)載。同時(shí)，混合不同還原度的rGO后，最佳反射損耗為-59.12 dB，分別是原單組分的2.13倍和1.59倍。有效吸收帶寬為 3.54 GHz，負(fù)載僅為 1.5 wt%。這項(xiàng)工作為在低填料量下構(gòu)建具有強(qiáng) MA 能力的石墨烯基復(fù)合材料提供了一種有前景的方法。
Figure 1. （a）XRD光譜，（b）拉曼光譜，（c）XPS光譜，（d-h）GO和rGO的XPS C 1s光譜隨不同溫度還原。
Figure 2. (a) GO的AFM圖像和片高，(b-f) GO和rGO的TEM圖像隨著不同溫度的降低。
Figure 3. （a，b）介電常數(shù)，（c）不同負(fù)載下rGO的磁導(dǎo)率。(d) 還原溫度為600 ℃的 1.5 wt% 復(fù)合材料的 RL 與厚度和頻率的關(guān)系。rGO在600℃還原溫度下不同負(fù)載量的 RL (e) 0.5 wt% (f) 1.0 wt% (g) 1.5 wt% (h) 2.0 wt%。
Figure 4. （a，b）介電常數(shù)，（g-i）rGO在不同還原溫度下的反射損耗。 (c) RT800 在最佳厚度下的反射損耗，(d) RT800 在λ/4 條件下吸收體厚度 t
m 與峰值頻率 f
m 的模擬，(e) 歸一化輸入阻抗模量 |Z
in/Z
o| RT800 生成。 (f) GO 的熱還原機(jī)理。
Figure 5. (a-c) LGO、MGO 和 SGO 的 SEM 圖像和尺寸分布。 (d) XPS 光譜，(e) GO 在不同片材尺寸下的特征參數(shù)。 (f) 介電常數(shù)，(g-i) rGO 與不同薄片的反射損耗。
Figure 6. 所有樣品的介電常數(shù)范圍 (a) 實(shí)介電常數(shù)，(b) 虛介電常數(shù)，(c) 介電損耗。(d) 混合樣品的切線介電損耗。(e) F-2:1, (f) F-1:1, (g) F-1:2的反射損耗。(h) |Z
in /Z
o | 厚度為 4.04 毫米的所有樣品的值和相應(yīng)的反射損耗值。
Figure 7. (a) F-1:2 在最佳厚度下的反射損耗，(b) F-1:2 在 λ/4 條件下的吸收體厚度t m與峰值頻率f m的模擬，(c)歸一化輸入阻抗模數(shù) |Z
in /Z
o | 由 F-1:2 生成。(d) rGO 復(fù)合材料的電磁微波吸收機(jī)制示意圖。
Figure 8. (a, b) 反射損耗、EAB、厚度和負(fù)載在不同溫度下減少的樣品和本工作中混合樣品的對(duì)比圖。(c) 各種基于 rGO 的材料的 MA 特性與這項(xiàng)工作的比較。
相關(guān)研究工作由四川大學(xué)-Feng Chen 和Qiang Fu課題組于2022年發(fā)表在《Carbon》期刊上，原文：Light-weight, low-loading and large-sheet reduced graphene oxide for high-efficiency microwave absorber。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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