多孔石墨烯电磁吸波复合材料、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电磁波屏蔽、吸收材料及其制备工艺，特别涉及一种多孔石墨烯电磁吸波复合材料、其制备方法及应用，属于纳米材料科技领域。
【背景技术】
[0002]电子信息技术的发展和电子产品的普及，使得电磁波在人们日常生活中广泛存在。电磁波辐射造成了电磁污染、电磁干扰、泄密等棘手问题，妨碍了电子信息工业发展。有效解决这一问题的方案，是研发出能够吸收特定频段电磁波的材料。因此，吸波材料在民事领域具有广泛的应用前景，家用电器普遍存在电磁辐射问题，通过合理使用吸收材料及其元器件也可有效地加以抑制，还可以用来做孕妇的防辐射服等。同时，吸波材料可广泛应用于隐身技术。在飞机、导弹、坦克、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂覆吸收材料，就可以吸收侦察电波、衰减反射信号，从而突破敌方雷达的防区，这是反雷达侦察的一种有力手段，减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击的一种方法。此外，电磁波吸收材料还可用来隐蔽着落灯等机场导航设备及其它地面设备、舰船桅杆、甲板、潜艇的潜望镜支架和通气管道等设备。也可利用其进行安全保护高功率雷达、通信机、微波加热等设备，防止电磁辐射或泄漏、保护操作人员的身体健康。也可作为墙面涂料，吸收家用电器发出的电磁辐射。另外，工程应用上除了要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求材料具有质轻、耐温、耐湿和抗腐蚀等性能。但现有的吸波材料均难以同时满足这些性能需求。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种多孔石墨烯电磁吸波复合材料及其制备方法。
[0004]为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括:
一种多孔石墨烯电磁吸波复合材料，主要由含Fe3+的石墨烯微片、聚合物与发泡剂复合形成，并具有多孔结构，所述多孔结构中孔道的孔径为lnm-lcm，孔隙率为50%_90%。
[0005]其中，所述多孔结构中孔道的孔径优选为10nm-1OO Pm,尤其优选为10Mm-70Mm。
[0006]其中，所述多孔结构的孔隙率优选为70%_90%，尤其优选为85%_90%。
[0007]进一步的，所述多孔石墨烯电磁吸波复合材料的密度为0.1 g/cm3-50 g/cm3，抗腐蚀能力强，抗老化性能好，电导率可在:10 S/cm-400 S/cm。(相飞师兄,给个范围),热导率在:0.5 ff/ (m K)-15 ff/ (m K)。
[0008]进一步的，所述多孔石墨烯电磁吸波复合材料对于波长为8GHz_13GHz的电磁波的吸收率在10%-60%。
[0009]进一步的,所述含Fe3+的石墨烯微片的厚度优选为0.34 nm?I mm,径向尺寸优选为 I// m ?1000// m。
[0010]进一步的，所述含Fe3+的石墨烯微片的Fe3+的含量为0.lwt%?90wt%,优选为0.5wt% ?50wt%，尤其优选为 I wt% ?20wt%。
[0011]进一步的，所述含Fe3+的石墨烯微片可以是利用FeCl3等作为插层剂制备的石墨烯材料，其中Fe3+的含量可以通过控制氯化铁的添加量和水洗等手段来控制。
[0012]进一步的，所述多孔石墨烯电磁吸波复合材料可以为粉体或块状结构，当然也可以被分散于溶剂中形成液体状。
[0013]其中，当为块状结构时，所述多孔石墨烯电磁吸波复合材料的比表面积优选为100 ?900 m2/g，尤其优选为 700 ?900 m2/g。
[0014]进一步的，所述发泡剂与含Fe3+的石墨烯微片的质量比优选为1/1000?1/0.1，尤其优选为1/100?1/10。
[0015]进一步的，所述含Fe3+的石墨烯微片与聚合物的质量比为1/1000?995/1，尤其优选为1/10?2/1。
[0016]其中，所述聚合物可以选自但不限于聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、环氧树脂、硅橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、橡胶树脂、聚乙二醇、聚碳酸酯、聚酰亚胺、尼龙等聚合物或其混合物。
[0017]其中，所述发泡剂可以是碳酸盐(例如Na2C03、K2CO3)、H2O2, N, N’ - 二亚硝基五次甲基四胺(DPT)、N，N’ - 二甲基-N，N’ - 二亚硝基对苯二甲酰胺(ADC)、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、二偶氮氨基苯、偶氮二甲酸钡、4，4’_ 二磺酰肼二苯醚((》3!0、对苯磺酰肼、3，3’ - 二磺酰肼二苯砜、4，4’ - 二苯二磺酰肼、I，3-苯二磺酰肼、I，
4-苯二磺酰肼等或其混合物。
[0018]前述任一种多孔石墨烯电磁吸波复合材料的制备方法，包括:将含Fe3+的石墨烯微片、聚合物和/或聚合物单体与发泡剂均匀混合后，加热发泡，获得所述复合材料；其中加热发泡的工艺条件包括:加热温度优选为10 V -150 °C，时间优选为1-5 h。
[0019]其中，为使所述含Fe3+的石墨烯微片、聚合物和/或聚合物单体与发泡剂均匀混合，其中一种可行的方式是，将含Fe3+的石墨烯微片、聚合物和发泡剂进行搅拌，搅拌速度为 100-400 rpm/min。
[0020]本发明还提供了前述任一种多孔石墨烯电磁吸波复合材料于制备隔音材料或器件、散热材料或器件、吸附载体材料或器件、电磁屏蔽材料或器件、电磁隐身材料或器件以及电磁吸波材料或器件中任一种的用途。
[0021]本发明选用含有Fe+3的石墨烯微片作为原料，经还原后可得Fe3O4,从而使形成的复合材料具有较高的电导率和磁导率。而通过调节Fe+3的含量以及石墨烯微片与聚合物的比例，可以使得复合材料的电导率和磁导率尽量接近，从而使复合材料具有良好电磁吸收效果，其中，可采用的调节手段多样，调节方法灵活、简单。又及，由于石墨烯微片中铁是以Fe+3的形式出现，因此可以实现在复合材料中的均匀分布。进一步的，通过加入发泡剂将复合材料做成多孔状，可以通过多次吸收提高复合材料的电磁波吸收效率。
[0022]与现有技术相比，本发明的优点包括:该多孔石墨烯电磁吸波复合材料具有质量轻、孔隙多、吸收频带宽、耐腐蚀、耐高温等优点，在电磁屏蔽和电磁隐身方面可以获得重要应用，也可广泛应用于隔音涂料、散热涂料、吸附载体等不同领域，且其制备工艺简单，成本低廉，易于工业化生产。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对