制備高性能微波吸收材料在民用和軍事領(lǐng)域具有重要意義,但仍具有挑戰(zhàn)性。本研究采用簡(jiǎn)單碳熱還原的方法,將Fe/Fe
3C顆粒嵌入石墨烯結(jié)構(gòu)多孔碳(FGPC)中作為三維骨架,然后通過(guò)熱化學(xué)氣相沉積、固溶法和熱處理的方法,在FGPC (FGPC/ VGSs和FGPC/VGSs/Fe
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4)上連續(xù)生長(zhǎng)垂直石墨烯納米片(VGSs)和Fe
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4納米棒。作為比較,我們還制備了在不含F(xiàn)e/Fe
3C粒子的GPC上生長(zhǎng)的VGSs和Fe
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4納米棒(GPC/VGSs和GPC/VGSs/Fe
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4)。研究了它們的微波吸收特性。得益于多組分集成和精心設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu),F(xiàn)GPC/VGSs/Fe
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4具有優(yōu)異的微波吸收性能,15.3 GHz時(shí)最佳反射損失為-64.7 dB,匹配厚度為1.7 mm,填充量為12 wt%,有效吸收帶寬超過(guò)4.8 GHz。這是阻抗匹配和衰減能力平衡的結(jié)果。具體來(lái)說(shuō),磁粒子和納米棒的引入改善了阻抗匹配。多重反射和散射、適度的導(dǎo)電損耗和磁損耗增強(qiáng)了微波的衰減。因此,本工作為設(shè)計(jì)高效、輕量化的多維多組分微波吸收器開辟了道路。
圖1. 分級(jí)FGPC/VG/Fe
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4制備工藝示意圖。
圖2. 不同放大倍率下(a,b)FGPC、(c,d)FGPC/VGSs和(e,f)FGPC/VGSs/Fe
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4的SEM圖像。
圖3. (a,b) FGPC的TEM圖像。(c) FGPC的SAED圖像。(d-f) FGPC的HRTEM圖像。(g.h) FGPC/VGSs的TEM圖像。(i.j) FGPC/VGSs/Fe
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4的TEM和HRTEM圖像。(k) FGPC/VGSs/Fe
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4的SAED圖像。
圖4. (a) XRD譜圖。(b)拉曼光譜。(c)不同樣品的場(chǎng)相關(guān)磁化曲線。(d) 圖(c)中放大后的磁場(chǎng)相關(guān)磁化曲線。
圖5.在2-18 GHz頻率范圍內(nèi),填充量為12 wt%的不同樣品的電磁參數(shù)。
圖6. 填充量為12 wt%時(shí)(a,b) FGPC/VGSs, (c,d) GPC/VGSs, (e,f) FGPC/VGSs/Fe
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4,和(g.h) GPC/VGSs/ Fe
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4的RL曲線和3D圖。
圖7. (a)不同樣品在最佳厚度時(shí)相對(duì)輸入阻抗的頻率依賴性。(b) FGPC/VGSs /Fe
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4可能的EMW吸收機(jī)制示意圖。
相關(guān)研究成果由哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Jie Yu等人于2022年發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164232)上。原文:Porous composites of vertical graphene sheets and Fe
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4 nanorods grown on Fe/Fe
3C particle embedded graphene-structured carbon walls for highly efficient microwave absorption。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)