论文部分内容阅读
吸波材料在军用、民用领域均有重要的应用,一方面为军事行动提供隐身保护,另一方面为人体健康、电子元器件正常运行提供保障。然而由于各行业对于吸波材料的要求越来越高,传统吸波材料难以满足需求,新一代的吸波材料急需研发。石墨烯因其具有密度低、热稳定性好、化学稳定性好、力学性能好、导电性好等优异的性能,有望成为新一代的高性能吸波材料。本文利用氧化石墨烯（GO）在被抗坏血酸（L-AA）还原过程中的自组装特性,成功制得了三维石墨烯（3DGN）。考察了GO、L-AA浓度对三维石墨烯的微观形貌、吸波性能的影响。结果表明,GO浓度越大,3DGN中石墨烯片从无序搭接向有序堆叠转变。抗坏血酸浓度越大,三维石墨烯的成型动力越大。随着GO、L-AA浓度上升,3DGN的吸波性能先升后降。GO浓度为2mg/mL、L-AA浓度为16mg/mL时,3DGN有最好的吸波性能。在3DGN研究基础上,以Ni（NO3）2为Ni源,通过水热反应成功制备了3DGN/Ni复合材料。其中,Ni（NO3）2、NaOH浓度对于3DGN/Ni的微观形貌和吸波性能有较大影响。Ni（NO3）2浓度越高,最终石墨烯片上负载的Ni颗粒越多。而随着NaOH浓度上升,3DGN/Ni中的Ni颗粒形貌从球状转向刺球状,同时颗粒的粒径、分布越来越不均匀。随着Ni（NO3）2、NaOH浓度上升,3DGN/Ni的吸波性能先升后降。与纯三维石墨烯相比,3DGN/Ni在总的电磁波能量衰减上有了进一步提升。Ni颗粒的加入拓宽了3DGN的有效频宽,频宽（<-5dB）从3DGN1的5.4GHz拓宽3DGN/Ni-0.1的10.7GHz。接着,在已有的工作基础上,利用CST Studio软件进行3DGN为主体的多层吸波材料的设计。模拟计算表明,将3DGN2与石蜡不同比例制成的吸波材料进行多层复合后,其低频区的吸波性能及有效带宽比单一浓度的3DGN2有了明显改善。加入适量厚度的石墨和NiO有利于提高吸波材料的反射损耗。石墨的加入增强了材料在低频波段的吸波作用,而NiO起到了提高阻抗匹配、透波的作用,且在中高频波段亦起到了吸波作用。这一模拟结果为浓度梯度高性能石墨烯吸波材料的设计及制备提供了参考。