编号：NMJS09592
篇名： 三维石墨烯泡沫负载Fe3O4空心微球的制备与吸波性能研究
作者： 汤易明
关键词： 三维石墨烯泡沫; Fe3O4空心微球; 电磁参数; 吸波性能; 电磁损耗机理;
机构：沈阳航空航天大学
摘要： 随着电子信息技术的迅速发展,以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、宽带雷达等为代表的新一代信息技术正在加速应用于我们的日常生活、国民经济及国防安全领域,然而无线技术带来的日益复杂的电磁环境对人类健康和信息安全造成了日益严重的威胁。电磁波吸收材料在吸收和衰减电磁波方面发挥着举足轻重的作用,因而备受关注。与传统二维石墨烯片相比,三维石墨烯泡沫不仅能够有效避免石墨烯片层的自堆积,并且其丰富的多孔网络结构有利于对电磁波产生多重反射、散射和衰减。同时,通过将石墨烯泡沫与磁性空心微球构建磁性石墨烯,有利于改善石墨烯表面的阻抗匹配特性并显著提高其电磁波损耗能力,因而为设计制备具有薄、宽、轻、强综合性能的吸波材料提供一条新的思路。 本文采用溶剂热法和高温煅烧法相结合首先制备具有空心结构的Fe3O4微球,然后通过表面修饰将其锚定在二维氧化石墨烯（GO）纳米片上,随后利用溶剂热法构筑负载超顺磁性Fe3O4空心微球的三维超弹石墨烯泡沫（Graphene foam,GF）复合材料。 研究结果表明,Fe3O4/GF复合材料的微观形貌呈现三维多孔网络结构,经过表面修饰的磁性Fe3O4空心微球均匀分布在石墨烯表面。与单一的石墨烯泡沫和Fe3O4空心微球相比,Fe3O4/GF复合材料具有更加优异的反射损耗和有效吸收频宽:在超低的填充比（5wt%）下,其最小反射损耗值在频率为14.09GHz时达到-63.97dB,匹配厚度仅为2.4mm,且反射损耗小于-10d B的有效吸收频带达到5.61GHz（11.88-17.49GHz）。 通过调节Fe3O4/GF复合材料中Fe3O4微球的添加量分别为30、45、60、75和90mg,研究磁性组分含量对复合材料吸波性能的影响规律。分析结果表明,随着磁性Fe3O4微球含量的增加,复合材料的最小反射损耗值先增强后减弱,当磁性Fe3O4微球含量为60mg时,阻抗匹配和衰减特性达到最佳协同效应,Fe3O4/GF复合材料表现出最佳的吸波性能。 通过改变Fe3O4/GF复合材料的煅烧温度（300℃、400℃和500℃）,探究煅烧温度对复合材料吸波性能的影响。分析结果表明,随着煅烧温度的增加,复合材料的最小反射损耗值明显向低频方向移动,当煅烧温度为400℃时,复合材料的最小反射损耗值-45.30d B出现在7.38GHz处,说明合理的煅烧温度有利于Fe3O4/GF复合材料往低频方向呈现更为优异的电磁波吸收性能。