三层石墨烯吸波体熔融沉积成形及层间材料分布对吸波性能的影响

利用熔融沉积成形技术快速制备了石墨烯/聚乳酸和石墨烯/四氧化三铁/聚乳酸两类复合吸波材料和三层石墨烯吸波体，测试了复合材料的电磁参数，计算了反射率；利用CST仿真与实验研究了吸波剂层间分布及孔洞结构对三层石墨烯吸波体吸波性能的影响。结果表明：对复合材料而言，双组元吸波剂的吸波性能更佳，但难以与石墨烯单组元吸波剂形成良好的阻抗匹配；对三层石墨烯吸波体而言，石墨烯呈均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为5%、7%、9%(均为质量分数，下同)),可获得最佳的吸波效果；周期性孔洞结构的存在，一方面增加了反射界面数量，产生更多的边缘散射效应与多重共振耦合，另一方面通过改善阻抗匹配使石墨烯呈非均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为7%、7%、9%)时实现Ku波段(12～18 GHz)全覆盖有效吸收(反射率小于-10 dB),为微波频段高效吸收提供了参考。     

柔性还原氧化石墨烯/三元乙丙橡胶复合材料的制备及其吸波性能研究

采用还原法在三元乙丙橡胶(EPDM)泡沫结构中原位生长还原氧化石墨烯(RGO)气凝胶材料,制备了RGO/EPDM泡沫双三维复合结构。研究了氧化石墨烯先驱体(GOs)溶液浓度对泡沫复合材料微观结构及电磁性能的影响规律。结果表明:不同先驱体浓度下,RGO均以三维泡沫结构形态附着在EPDM泡沫骨架结构内部,分散均匀且具有较好的附着力;成分分析显示材料复合后界面未发生化学反应,各部分材料仍保持其本征特性;微波反射率测试结果显示,在8～18GHz范围内,不同浓度的样品单体均未表现出明显的强电磁吸收能力,但3块样品梯度叠加后(厚度达7mm)吸波性能出现大幅提升,最大吸波强度达到-22.27dB,-10dB吸收频段为9.9～18GHz,频宽达到8.05GHz,显示出良好的宽频吸波性能。     

沉积温度对纳米碳管-铁粒子复合物的制备及吸波性能影响（英文）

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺,以Fe(CO)_5为前驱体,在CNTs表面原位生长纳米级Fe粒子,通过改变沉积温度,调控复合粉体的形貌结构和吸波性能。用X射线衍射仪、场发射电子显微镜、透射电子显微镜和矢量网络分析仪对粉末的结构及电磁性能进行表征并对其吸波性能进行研究。结果表明,随着沉积温度升高(210～240℃),沉积到CNTs表面的Fe粒子逐渐增加;沉积温度过高时(270℃)会造成CNTS表面Fe粒子团聚。通过调节沉积温度,可以调控CNTs-Fe复合粉体的电磁性能。以吸波性能为考察指标,最终确定最佳的沉积温度为240℃。以沉积温度为240℃时所获样品的电磁参数,模拟计算出涂层厚度为2.9 mm时,反射率达到最小值为-28.3 dB,小于-10 dB的吸波带宽最大为6.1 GHz(10.2～16.3 GHz)。     

石墨烯-镍纳米复合材料的辐射制备及其电磁行为研究

通过伽马辐射技术实现氧化石墨烯的辐射还原和Ni纳米粒子的负载,制备出石墨烯-镍(RGO-Ni)纳米复合材料。通过透射电镜对不同氧化石墨烯和镍盐比例下制备的RGO-Ni纳米复合材料的形貌进行分析。电磁结果显示,负载Ni纳米粒子后,复合材料的电损耗和磁损耗提高。反射率计算结果表明,RGO-Ni-1在厚度2mm、频率7GHz时达到最大的反射损耗-21.98dB。     

碳纤维表面α-Fe的MOCVD生长制备及吸波性能研究

以Fe(CO)5为前驱体,通过金属有机化学气相沉积((MOCVD))工艺在碳纤维(CF)表面沉积连续α-Fe膜,从而制得CF@Fe复合材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪对粉末的结构及电磁性能进行表征,并对其吸波性能进行研究。结果表明:碳纤维表面沉积的膜层为纯α-Fe相,厚度约为0.7μm,沉积薄膜比较均匀完整地覆盖在碳纤维表面,没有裂纹、孔洞等明显缺陷;碳纤维表面沉积α-Fe膜后,其电磁性能发生了明显改变,吸波能力有了较好改善;利用测得的同轴环样品的电磁参数,模拟计算出CF及CF@Fe涂层在厚度d=2 mm条件下的反射率曲线,可以看出,沉积连续α-Fe膜后使得样品的吸收峰向高频移动,最小反射率峰值减小,小于10 dB的频宽增加4.2 GHz。     

石墨烯复合吸波材料的研究进展及未来发展方向

吸波材料是解决电磁波辐射污染的有效手段和影响雷达隐身的关键因素,该材料的研究对军用和民用都具有非常重要的意义,因此它一直是各国尖端科技的重要研究方向之一。自石墨烯被首次发现,学术界便掀起了对二维材料的研究热潮,相关学者开展了各类型石墨烯复合材料的研究,且在吸波领域的理论研究和新型吸波材料的开发取得了突出成果,短短几年时间内,石墨烯已经成为了新型复合吸波材料的研究热点。相比铁氧体、炭黑等传统吸波材料,石墨烯应用于吸波材料具有以下优势:(1)独特的二维材料性质、巨大的性能可调控工作表面;(2)良好的导电性以及特殊的边界效应。然而,单纯以石墨烯作为吸波剂的吸波材料,其性能测试结果与预期值存在显著差距,无法实现开发一种新型轻质、高效吸波材料的预期目标。因此,近三年来石墨烯复合吸波材料的研究重点主要集中在石墨烯二维结构的吸波机理和石墨烯/磁损耗型复合吸波材料的制备,研究者主要从选择合适的磁性纳米成分和优化制备工艺方面不断探索,并取得了丰硕的成果,深度挖掘出石墨烯对电磁波的潜在吸波性能。目前,通过优化石墨烯复合吸波材料组分已基本可以实现2～18 GHz频段范围内反射率小于-10 dB。对于石墨烯电磁波吸收机理的研究,主要依托其二维结构,应用密度泛函理论和原子-键电负性均衡理论模型来探索本征石墨烯和掺杂石墨烯的构型;在较高性能的石墨烯复合吸波材料制备过程中已取得成功应用的磁性纳米成分包括四氧化三铁、铁酸镍、硫化镉等。其中,以四氧化三铁、氧化铁为代表的铁氧体应用得最早;随着共沉淀法、溶剂热法等制备方法的不断成熟,各类新型磁性纳米颗粒可以与石墨烯复合,使之兼具磁损耗和电损耗能。近两年,相关学者将超材料的思想引入石墨烯复合吸波材料的研发中,以结构设计为手段,实现了新型透明石墨烯复合吸波材料的制备。此外,由于石墨烯自身的功能特性,石墨烯复合吸波材料大多也具有高效的热传导性能和良好的结构强度,可以实现材料的结构功能一体化。本文归纳总结了石墨烯复合吸波材料的研究历程和最新研究进展,介绍了石墨烯复合吸波材料的二维结构吸波机理、磁性掺杂成分的选择、大尺寸材料的制备工艺,分析了石墨烯复合吸波材料亟需解决的问题并展望其未来发展前景,以期为制备"宽薄轻强"的新型石墨烯复合吸波材料提供参考。     

螺旋形碳纤维结构吸波材料的制备及其吸波性能研究

用基板法以乙炔为碳源,镍板为催化剂,PCl3为助催化剂,通过化学气相沉积制备了螺旋形碳纤维手性吸收剂,并研究了其在2～18GHz的微波电磁特性:具有较高的介电损耗,电磁参数随频率的增大有减小的趋势,有利于实现宽频吸波。以螺旋形碳纤维作为吸收剂制备了Nomex蜂窝夹芯结构吸波材料,复合材料的厚度为9.5mm时,在3.76～18GHz反射率R<-10dB,反射率<-10dB的频宽为14.24GHz;最大吸收峰在10.4GHz,反射率R为-21.62dB。探讨了螺旋形碳纤维的吸波机理,螺旋形碳纤维是一种非常有发展前景的手性吸收剂和吸波材料。     

掺杂不同稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能的影响

为了研究掺杂不同的稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能,在泡沫铝表面涂覆了单一Ni-Zn铁氧体和掺杂质量分数为1%的不同稀土氧化物(三氧化二镝、氧化铈、三氧化镧)及其三者混合粉的Ni-Zn铁氧体复合粉,利用GJB 2038-94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷迭截面(RCS)法对材料微波反射率进行了测量,扫描电镜(SEM))对吸波剂的形貌进行了分析.结果表明,在12～18GHz和26.5～40GHz频段内,各样品的吸收量均随着频率的增加而增加,添加稀土氧化物后的复合材料的吸波性能明显提高;因此,泡沫铝表面涂覆添加稀土氧化物的Ni-Zn铁氧体的复合粉,可以进一步改善其吸波性能.     

SiO_2包覆羰基铁的微波吸收性能研究

以硅溶胶为前驱体,快速制备出SiO2包覆羰基铁吸收剂,研究了SiO2包覆对其热性能、电磁和吸波性能的影响。热分析结果表明,SiO2包覆羰基铁的抗氧化性能显著提高。与未包覆羰基铁相比,SiO2包覆羰基铁的介电常数和磁导率都有所下降。反射率结果表明,包覆后羰基铁在X波段内具有较好的吸波效果,当包覆后羰基铁质量分数为70%、涂层厚度为1.8mm时,涂层在8.2～12.4GHz频率范围内的反射率均小于-10dB。     

镀镍石墨烯的微波吸收性能

用化学还原液相悬浮氧化石墨法制备了石墨烯, 经亲水处理后, 利用化学镀镍法在其表面镀上均匀镍颗粒层. 采用SEM、EDX、振动样品磁强计等对样品的形貌、元素成分与磁性质进行了表征, 并用矢量网络分析仪测试了样品在2~18GHz频带内的复磁导率和复介电常数, 利用计算机模拟出不同厚度材料的微波衰减性能. 结果表明, 材料的微波吸收峰随着样品厚度的增加向低频移动, 材料的电磁损耗机制主要为电损耗, 未镀镍石墨烯的吸波层厚度为1mm时, 在7GHz左右最大衰减值?为?6.5dB, 镀镍石墨烯的吸波层厚度为1.5mm时, 在约12GHz时最大值为-16.5dB, 并且在频带9.5~14.6 GHz的范围内达到-10dB的吸收.     

石墨烯负载纳米镍磁性材料的制备及性能测试

用Hummers法制备了氧化石墨烯,将其在氯化镍溶液中分散均匀,采用水合肼还原氧化石墨烯和镍离子,制备出石墨烯负载纳米镍磁性复合材料。采用FTIR、XRD、SEM、Raman和VSM观察分析了氧化、还原过程中样品的结构演变及静态磁性能,结果表明,氧化石墨烯表面含有大量氧化基团,其晶间距较鳞片石墨大,并呈现出非晶特征。还原后纳米镍颗粒分布在石墨烯表面和层间,当镍添加量从10%(w)增加至50%时,复合材料的饱和磁化强度从0升高至50 emu/g,矫顽力从25 Oe升高至205 Oe。     

Synthesis of Micron and Submicron Nickel and Nickel Oxide Particles by a Novel Laser–Liquid Interaction Process

The laser–liquid–solid interaction is a new technique for synthesis of nickel and nickel oxide particles. The process uses a continuous-wave CO₂ laser beam as the source of thermal energy required to induce precipitation reactions in solution. The uniqueness of the process is the synthesis reaction taking place in a localized region, which allows better control of the chemical reaction. Porous nickel and nickel oxide powders have been synthesized by laser-induced reactions between a nickel nitrate hexahydrate [Ni(NO₃)₂·6H₂O] precursor and 2-ethoxyethanol-based mixtures. Nickel powders were produced after irradiating a solution of the precursor salt and a 2-ethoxyethanol and d-sorbitol mixture. Crystalline nickel oxide (NiO) powders were isolated after irradiating a solution containing the precursor salt and a 2-ethoxyethanol and water mixture. Powders containing both nickel and nickel oxide crystalline phases were produced after irradiating a solution of the precursor salt and 2-ethoxyethanol. The mean particle diameter is found to be sensitive to irradiation time, substrate thermal conductivity, irradiation power density, and solution concentration. It is hypothesized that nucleation and growth of crystalline phases occurring in irradiated solutions are thermal driven.     

氧化石墨烯可见光催化能力的影响因素

为了验证氧化石墨烯的光催化能力,研究能增强其光催化效果的最佳条件,用改进的Hummer法制备了氧化石墨烯及分散液,通过扫描电镜、透射电镜、红外图谱、拉曼光谱以及荧光共聚焦光谱,对氧化石墨烯的微观形貌、成分、结构进行表征研究;在光照条件下降解亚甲基蓝验证其光催化能力,通过改变催化剂浓度、搅拌条件、曝气氧气浓度和外加电流,研究了四种条件对光催化能力的影响.在亚甲基蓝浓度为40 mg/L,氧化石墨烯浓度为20 mg/L,曝气量为2 L/min,氧气浓度为50%时,2 h可见光照射后亚甲基蓝降解率为62.9%,总去除率为89.9%;当不进行曝气处理,外加电流密度为1 m A/cm~2时,2 h可见光照射后亚甲基蓝降解率为53%,总去除率为87.9%.氧化石墨烯可以通过光催化产生羟基自由基降解污染物,通过改变条件来增加自由基含量可以提升催化效果.     

Chemical adsorption of NiO nanostructures on nickel foam-graphene for supercapacitor applications

Few-layer graphene was synthesized on a nickel foam template by chemical vapor deposition. The resulting three-dimensional (3D) graphene was loaded with nickel oxide nanostructures using the successive ionic layer adsorption and reaction technique. The composites were characterized and investigated as electrode material for supercapacitors. Raman spectroscopy measurements on the sample revealed that the 3D graphene consisted of mostly few layers, while X-ray diffractometry and scanning electron microscopy revealed the presence of nickel oxide. The electrochemical properties were investigated using cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and potentiostatic charge–discharge in aqueous KOH electrolyte. The novelty of this study is the use of the 3D porous cell structure of the nickel foam which allows for the growth of highly conductive graphene and subsequently provides support for uniform adsorption of the NiO onto the graphene. The NF-G/NiO electrode material showed excellent properties as a pseudocapacitive device with a high-specific capacitance value of 783 F g^?1 at a scan rate of 2 mV s^?1. The device also exhibited excellent cycle stability, with 84 % retention of the initial capacitance after 1000 cycles. The results demonstrate that composites made using 3D graphene are versatile and show considerable promise as electrode materials for supercapacitor applications.     

纳米Ni粉的表面改性及电磁波吸收性能研究

使用稀盐酸处理纳米镍粉表面的Ni2O3,然后用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米镍粉表面进行改性,采用活性试验、红外光谱、热分析等手段对改性后的粉体进行了表征,并通过矢量网络分析仪,利用同轴波导的方法对粒子进行了电磁参数的测定.将试验所得到的电磁参数数据通过计算机模拟转化成材料对电磁波功率损耗值.结果表明,稀盐酸可以去除纳米镍粉表面氧化层;用4%十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性纳米镍粉能够显著提高纳米镍粉在有机介质中的分散性,提高了电磁波吸收性能.     

石墨烯负载氧化铁在电磁屏蔽中的应用研究

研究了石墨烯负载氧化铁的制备工艺条件和电磁性能,并对石墨烯负载氧化铁复合材料的电磁屏蔽性能进行了测试,结果表明,石墨烯负载氧化铁后,磁性能获得提升,复合粒子材料具有较好的电磁屏蔽性能。     

Graphene synthesis by thermal chemical vapor deposition using solid precursor

We report single layer to few layer graphene on polycrystalline nickel by chemical vapor deposition at ambient pressure using solid precursor, camphor. Investigating at a wide range of temperature, it was observed that 870 °C is better for the deposition of single layer graphene on nickel substrate. The percentage of single layer on the substrate reduced significantly with decreasing the deposition temperature. The full width half maximum of the synthesized single layer graphene was 21 cm^?1 and Raman intensity ratio of 2D to G peak was almost nine. The film was transferred to insulating substrate and measured transmittance was 85 %. Raman spectroscopy, Raman mapping, SEM and UV–visible spectrometer measurement were performed for characterization.     

三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物的制备及其超级电容性能

以制备的氧化石墨凝胶和苯胺-吡咯共聚物为原料,将二者进行混合超声分散,再以其混合分散液为前驱体,采用一步水热法制得三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物(3DAP)。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等研究了复合物的结构、形貌及电化学性能。结果表明:3DAP拥有丰富的三维多孔网状结构,并且颗粒状的苯胺-吡咯共聚物能够均匀地分布于孔隙间;作为电极材料,该复合物在0.5A·g~(-1)电流密度下比电容可达628.5F·g~(-1),即使在大电流密度(20A·g~(-1))条件下仍可高达384F·g~(-1),且在1A·g~(-1)电流密度下经过1 000次的充放电循环后比容量保持率高达86.1%,表现出良好的倍率特性和循环稳定性,其超级电容性能远优于单纯的石墨烯以及苯胺-吡咯共聚物。     

Sodium citrate: A universal reducing agent for reduction / decoration of graphene oxide with au nanoparticles

A facile method is proposed for the synthesis of reduced graphene oxide nanosheets (RGONS) and Au nanoparticle-reduced graphene oxide nanosheet (Au-RGONS) hybrid materials, using graphene oxide (GO) as precursor and sodium citrate as reductant and stabilizer. The resulting RGONS and Au-RGONS hybrid materials were characterized by UV-vis spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, atomic force microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction. It was found that the RGONS and Au-RGONS hybrid materials formed stable colloidal dispersions through hydrogen bonds between the residual oxygen-containing functionalities on the surface of RGONS and the hydroxyl/carboxyl groups of sodium citrate. The electrochemical responses of RGONS and Au-RGONS hybrid material-modified glassy carbon electrodes (GCE) to three kinds of biomolecules were investigated, and all of them showed a remarkable increase in electrochemical performance relative to a bare GCE.      

Production of beads like hollow nickel oxide nanoparticles using colloidal -gel electrospinning methodology

In the present study colloidal-gel electrospinning technique is proposed to produce new shape of nickel oxide hollow nanoparticles. In the colloidal-gel process, a colloidal precursor was prepared by dissolving nickel acetate tetra hydrate in ethanol at 352 K. The precursor was mixed with poly(vinyl acetate)/N, N-dimethylformamide (14 wt%). The polymer-precursor mixture was electrospun at relatively low voltage depending on the concentration of nickel acetate in the precursor. The obtained mat was dried under vacuum at 353 K for 24 h, and then sintered at 827 K for 3 h. The XRD and SEM results indicated that the proposed methodology produces pure nickel oxide hollow nanoparticles with beads-like form.