西安工业大学多维石墨烯基气凝胶,实现高效微波吸收
成果简介
为了解决电磁污染问题,目前开发高性能微波吸收材料势在必行。本文,西安工业大学Yan Wang等研究人员在《Carbon》期刊发表名为"Construction of multi-dimensional NiCo/C/CNT/rGO aerogel by MOF derivative for efficient microwave absorptio"的论文,研究成功获得了一种用一维碳纳米管(CNTs)和金属有机骨架(MOF)衍生物修饰的多维石墨烯基气凝胶(NiCo/C/CNT/rGO气凝胶)。
rGO气凝胶的引入显著改变了复合材料的相组成(NiCo/C/CNT和rGO)和分层结构(1D CNT、3D NiCo/C/CNT和rGO气凝胶),导致多维梯度、缺陷、非均相界面和优越的微波吸收性能。在填料负载为58 wt%时,厚度为8.20 mm,有效吸收带宽为1.8 GHz,覆盖整个Ku波段,可实现 7.6 dB的最佳电磁波吸收性能。优异的电磁波吸收性能可归因于阻抗匹配、电磁衰减能力、独特的多维多孔结构、丰富的缺陷和界面的协同效应。综上所述,本工作为多维轻质磁介质微波吸收体的合成提供了一种新方法。
图文导读
图1.NiCo/C/CNT/rGO气凝胶的合成示意图
图2.NiCo/C/CNT、NiCo/C/CNT/rGO气凝胶的XRD图谱(a)和拉曼光谱(b)。
图3.NiCo/C/CNT(a-c)和NiCo/C/CNT/rGO气凝胶(d,e)的TEM图像,NiCo/C/CNT/rGO气凝胶的HRTEM图像(f)和元素映射(g-j)。
图4.NiCo/C/CNT/rGO气凝胶的测量光谱(a)、C1s(b)、O1s(c)、Ni 2p(d)和Co 2p(e)。
图5.RL 曲线,相应的 3D 和 2D 图,即 NiCo/C/CNT (a–c)、NiCo/C/CNT/rGO-1 气凝胶 (d–f)、NiCo/C/CNT/rGO-2 气凝胶(g–i) 和 NiCo/C/CNT/rGO-3 气凝胶 (j–l) 的相应图。
图6.所有样品的阻抗匹配(a)和衰减常数(b)。
图7.NiCo/C/CNT/rGO气凝胶的MA机理示意图
小结
在这项工作中,我们成功地构建了一种包含1D CNT,3D NiCo / C和rGO气凝胶的多维复合材料。值得注意的是,与纯NiCo/C/CNT相比,NiCo/C/CNT/rGO气凝胶表现出优异的EMW吸收性能,在薄厚度(58.8 mm)下实现了相对较强的EMW吸收( 7.6 dB)和宽EAB(1.8 GHz),完全覆盖了Ku波段。多维网络结构、磁/介电元件的协同机理、优异的阻抗匹配和适宜的电磁衰减能力有助于提高NiCo/C/CNT/rGO气凝胶的MA性能。一方面,NiCo/C/CNT和rGO气凝胶形成的多维导电网络有利于增加EMW的传播路径和改善介电损耗。另一方面,丰富的非均相界面、缺陷和官能团导致界面极化和偶极极化增强。此外,磁性纳米粒子引起的自然共振、交换共振和涡流损耗在EMW衰减中起着不可忽视的作用。本工作提出了构建高效MA的多维石墨烯气凝胶复合材料的新策略。
文献:
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.01.057
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