NML封面文章 | 优异的微波吸收材料：多孔石墨烯微米花

内容简介

随着微波技术在卫星通信、雷达探测、信息安全与微波加热等诸多领域的快速发展，微波吸附材料和技术越来越受到研究人员的广泛关注。石墨烯具有超高比表面积、可调电导率、低密度、高稳定性和优良可加工性等特点，被视为理想的微波吸附材料之一。然而，目前石墨烯基材料的微波吸附性能远低于期望值。

浙江大学高超教授课题组发表了题为“Porous Graphene Microflowers for High-Performance Microwave Absorption”的研究文章，提出了一种新的提高石墨烯吸附性能的思路，即通过石墨烯材料的微结构的设计来优化其微波吸附性能。此研究工作利用3D多孔褶曲的石墨烯结构构建3D导电网络，同时实现对微波的多重反射损耗。

采用了喷射干燥（氧化石墨烯）-化学预还原-退火还原三步法制备了3D结构的石墨烯微米花，比表面积高达230 m²/g，而密度只有40–50 mg/cm³。微波吸附测试结果研究发现其有效吸收带宽达到5.59 GHz，最低反射损耗为-42.9 dB，性能指标优于纯石墨烯和目前文献报道的大部分石墨烯基材料。

此外，还具有低填充量（~10%）、廉价、超低密度等特性，具有较强的实际应用前景。该研究提供了一条通过结构设计来调控微波吸附材料性能的新思路。

图文导读

▶ 图1 a)石墨烯微米花(Gmfs)的形成过程示意图。b,c) Gmfs的SEM图。图片为20 mL瓶中0.4g Gmfs粉末的数字图像。d,e)单个Gmfs的TEM图像。

▶ 图2 a)Gmfs的N₂吸附/脱附曲线。内插图片是计算的孔径分布。b)商品化石墨烯(CG)的N₂吸附/脱附曲线。内插图片是计算的孔径分布。c)Gmfs和CG的拉曼光谱。d)Gmfs的XRD图。

▶ 图3 a,b)具有不同填料含量的Gmfs /石蜡复合材料的介电常数的实部和虚部。c,d)具有不同填料含量的CG /石蜡复合材料的介电常数的实部和虚部。

▶ 图4  a)不同厚度的10wt％Gmfs /石蜡复合物的反射损耗。b)不同厚度的8wt％CG /石蜡复合物的反射损失。c)不同填料含量下的Gmfs /石蜡和CG /石蜡的EABs。d)比较最大| RL |和研究中报道的Gmf/石蜡和CG /石蜡的EAB。

▶ 图5 a)不同填料含量的Gmfs /石蜡的正切损耗。 b)不同填料含量的CG /石蜡的正切损耗。c)在13,15和18GHz下10wt％Gmfs /石蜡和8wt％CG /石蜡的实部和虚部。 彩色圆圈代表ε’和ε“的合理范围，使RL在相应频率下低于-10 dB。d)Gmfs的微波吸收(MA)机制示意图。

文章信息

文章发表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期，详情请阅读全文，可免费下载。本文在期刊微信 (nanomicroletters)、微博 (纳微快报NML)、科学网博客、Facebook、Twitter等媒体推出，请多关注。以往微信推文可参看网站（http://nmsci.cn）

Cite As：ChenChen, Jiabin Xi, Erzhen Zhou, Li Peng, Zichen Chen, Chao Gao. Porous Graphene Microflowers for High-Performance Microwave Absorption. Nano-Micro Lett. (2018) 10: 26.

https://doi.org/10.1007/s40820-017-0179-8

关键词：石墨烯，微米花，多孔，微波吸收

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通讯作者简介

主要研究领域：

(1)石墨烯：化学、液晶、宏观组装及催化；

(2)新能源材料：超级电容器、锂电池；

(3)高分子化学：超支化聚合物、序列结构大分子、点击化学、活性可控聚合。

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