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  近日，浙江大學(xué)高超教授課題組發(fā)表了題為“Porous Graphene Microflowers for High-Performance Microwave Absorption”的研究文章，提出了一種新的提高石墨烯吸附性能的思路，即通過(guò)石墨烯材料的微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化其微波吸附性能。此研究工作利用3D多孔褶曲的石墨烯結(jié)構(gòu)構(gòu)建3D導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)微波的多重反射損耗。

  采用了噴射干燥（氧化石墨烯）-化學(xué)預(yù)還原-退火還原三步法制備了3D結(jié)構(gòu)的石墨烯微米花，比表面積高達(dá)230 m2/g，而密度只有40–50 mg/cm3。微波吸附測(cè)試結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)其有效吸收帶寬達(dá)到5.59 GHz，最低反射損耗為-42.9 dB，性能指標(biāo)優(yōu)于純石墨烯和目前文獻(xiàn)報(bào)道的大部分石墨烯基材料。

  此外，還具有低填充量（~10%）、廉價(jià)、超低密度等特性，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用前景。該研究提供了一條通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)控微波吸附材料性能的新思路。

圖1 a)石墨烯微米花(Gmfs)的形成過(guò)程示意圖。b,c) Gmfs的SEM圖。圖片為20 mL瓶中0.4g Gmfs粉末的數(shù)字圖像。d,e)單個(gè)Gmfs的TEM圖像。

圖2 a)Gmfs的N2吸附/脫附曲線。內(nèi)插圖片是計(jì)算的孔徑分布。b)商品化石墨烯(CG)的N2吸附/脫附曲線。內(nèi)插圖片是計(jì)算的孔徑分布。c)Gmfs和CG的拉曼光譜。d)Gmfs的XRD圖。

圖3 a,b)具有不同填料含量的Gmfs /石蠟復(fù)合材料的介電常數(shù)的實(shí)部和虛部。c,d)具有不同填料含量的CG /石蠟復(fù)合材料的介電常數(shù)的實(shí)部和虛部。

圖4  a)不同厚度的10wt％Gmfs /石蠟復(fù)合物的反射損耗。b)不同厚度的8wt％CG /石蠟復(fù)合物的反射損失。c)不同填料含量下的Gmfs /石蠟和CG /石蠟的EABs。d)比較最大| RL |和研究中報(bào)道的Gmf/石蠟和CG /石蠟的EAB。

圖5 a)不同填料含量的Gmfs /石蠟的正切損耗。 b)不同填料含量的CG /石蠟的正切損耗。c)在13,15和18GHz下10wt％Gmfs /石蠟和8wt％CG /石蠟的實(shí)部和虛部。 彩色圓圈代表ε’和ε“的合理范圍，使RL在相應(yīng)頻率下低于-10 dB。d)Gmfs的微波吸收(MA)機(jī)制示意圖。

  文章發(fā)表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期。

  論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40820-017-0179-8