石墨烯/MOFs杂化微波吸收复合材料的研究进展
2021-01-09张天源田恐虎王彩艳
张天源,田恐虎,王彩艳
(安徽理工大学材料科学与工程学院,安徽淮南 232001)
金属有机框架(Metal Organic Frameworks,简称MOFs)是一种有机-无机杂化金属材料。通过调节金属离子和有机配体的组成,结合高温热解工艺,可获得预定结构或性能的金属衍生物;其具有质轻、可控调节的介电常数和微波吸收性能[1]。石墨烯是由碳原子通过sp2杂化而组成的平面膜。π电子可在一定平面内自由移动,使石墨烯具有优异的电学性质,如多种霍尔效应,高载流子率以及良好的导电性等[2]。但是单独使用石墨烯作为微波吸收材料,其高电导率和高介电常数会导致阻抗匹配差等缺点。
由于MOFs或石墨烯单一组分在调控微波吸收性能方面能力有限,通过选用合理的加工方法制备石墨烯/MOFs杂化复合材料,并结合结构设计,可实现其微波吸收性能的优化。基于此,本文从石墨烯/MOFs杂化微波吸收复合材料结构设计的角度,分析探讨了核壳结构设计、层状结构设计和三维网络结构设计的石墨烯/MOFs杂化复合材料的制备方法和微波吸收性能。
1 核壳结构设计
核壳结构设计是复合材料新型结构设计的方法之一。Liu等[3]采用溶剂热法,以还原氧化石墨烯(RGO)为核,以Co@NC为壳,制备了核壳结构的Co@NC/RGO杂化复合材料。研究发现,当厚度为3.5mm,Co@NC/RGO杂化复合材料的最佳反射损耗为-46.5dB(在9.4GHz处)。在1.5~5.0mm调节厚度,该杂化复合材料的最大吸收带宽达14.3GHz(3.7~18.0GHz)。赵成云[4]采用等离子电弧法,以Ni为核,以C为壳,制备了Ni@C;随后将其沉积在RGO上形成Ni@C/RGO杂化复合材料。研究发现,当厚度为3.1mm,Ni@C/RGO杂化复合材料的最佳反射损耗达到-47.5dB(在9.8GHz处);……
