石墨烯气凝胶负载Fe3O4@C复合材料的制备与电磁屏蔽性能的研究

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1、学校代码：10255学号：2160388硕士研究生学位论文石墨烯气凝胶负载Fe3O4@C复合材料的制备与电磁屏蔽性能的研究PREPARATIONANDELECTROMAGNETICINTERFERENCESHIELDINGOFGRAPHENEAEROGELSUPPORTEDFe3O4@CCOMPOSITES院系：材料科学与工程学院学科专业：材料工程作者姓名：栗文浩指导导师：江莞完成日期：2018年5月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的

2、内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日

3、期：年月日日期：年月日东华大学栗文浩硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注马敬红教授答辩委员会主席东华大学侯秀红高级工程师答辩委员会委员上海化工研究院陈惠芳教授答辩委员会委员东华大学吉亚丽副教授答辩委员会委员东华大学滕翠青副教授答辩委员会委员东华大学夏于旻讲师答辩委员会委员东华大学周哲副教授答辩委员会秘书东华大学石墨烯气凝胶负载Fe3O4@C复合材料的制备与电磁屏蔽性能的研究石墨烯气凝胶负载Fe3O4@C复合材料的制备与电磁屏蔽性能的研究摘要由于无线信息技术在高频范围快速发展，电磁干扰问题变得日益严峻，引起了广大科研工作者的关注。解决这个问题的一

4、个关键方案是开发能够衰减不必要电磁波的材料，并需要此类材料具有高的电磁屏蔽值，宽衰减带，轻重量和低成本。在本文中我们通过一步醇热改性的方法合成了微观结构可控的石墨烯气凝胶，并在其表面负载了Fe3O4@C纳米颗粒作为复合材料，对其结构、电磁屏蔽性能等进行测试与分析，最终获得了在K波段高电磁屏蔽效率、宽频谱、低密度的电磁屏蔽材料。主要的研究内容与结论如下：（1）利用硅烷偶联剂（APTES）一步醇热改性成功制备出微观结构可控的石墨烯气凝胶，其中改性引入的硅氧键起到了加固空腔以及维持其体积不收缩的关键作用，可以调节浓度来控制空腔体积。其内部独特的蜂窝网状结构带来了较好的

5、介电性能，从而对K波段的电磁波进行了有效的屏蔽。其中5mg/ml氧化石墨烯浓度所制备的石墨烯气凝胶的电磁屏蔽性能最高，在18GHz处存在最高屏蔽效能值，可达15.2dB，且整个K波段的屏蔽效率值均大于10dB，意味着90%以上的电磁波均被屏蔽。（2）利用溶剂热反应成功合成了平均直径在500nm左右的Fe3O4纳米颗粒，其由多个30nm以下的小球组成。在原位聚合和高温碳化过程中成功合成了Fe3O4@C纳米颗粒，由于Fe3O4在热处理过程中有一定的体积收缩，纳米颗粒的尺寸为400nm-500nm，其表面的碳层厚度为40-50nm。并探究了不发生碳热还原反应的最高温度

6、（550℃）以及气氛（真空气氛）。通过拉曼图谱分析得出Fe3O4I石墨烯气凝胶负载Fe3O4@C复合材料的制备与电磁屏蔽性能的研究与C之间存在相互作用，有利于纳米石墨微晶的形成。（3）通过在醇热过程中加入Fe3O4@C纳米颗粒成功合成了石墨烯气凝胶负载Fe3O4@C纳米颗粒的复合材料。Fe3O4@C纳米颗粒均匀分布于石墨烯气凝胶的内壁以及空腔内，从EDS中可以得到复合材料的成分，以及改性过程中SiO2的引入。该复合材料从介电损耗与磁损耗两方面对K波段的电磁波进行了有效的屏蔽。其中20%掺杂量的复合材料的屏蔽效能最高，总屏蔽效能值达到了18dB，即对电磁波的阻抗效

7、率达到95.4%，在整个K波段的屏蔽效能值皆高于16dB。本论文通过构建微观可控3D石墨烯导电网络，并负载Fe3O4@C纳米颗粒于其表面与内部，从介电损耗和磁损耗两方面对电磁波进行损耗，成功制备了具有高屏蔽效能、宽吸收频带、低密度的复合电磁屏蔽材料，为获得能够应用到实际中的电磁屏蔽材料提供了参考。关键词：石墨烯气凝胶、微观可控、Fe3O4@C纳米颗粒、电磁屏蔽II石墨烯气凝胶负载Fe3O4@C复合材料的制备与电磁屏蔽性能的研究PREPARATIONANDELECTROMAGNETICINTERFERENCESHIELDINGOFGRAPHENEAEROGELSU

8、PPORTEDFe3O4