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贵州大学《纳微快报》:二维/三维异质结构的石墨烯/碳泡沫,用于微波吸收、防腐蚀和隔热
出处:材料分析与应用  录入日期:2024-06-21  点击数:269

  1成果简介

 

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   考虑到严重的电磁波(EMW)污染问题和复杂的应用条件,迫切需要将多种功能融合到一种物质中。然而,将多种功能有效集成到设计的EMW吸收材料中仍面临巨大挑战。本文,贵州大学Xiaosi Qi、复旦大学 吕华良等研究人员在《Nano-Micro Letter》期刊发表名为“Mixed-Dimensional Assembly Strategy to Construct Reduced Graphene Oxide/Carbon Foams Heterostructures for Microwave Absorption, Anti-Corrosion and Thermal Insulation”的论文,研究采用冷冻干燥、浸没吸收、二次冷冻干燥和碳化处理等高效方法,精心设计和合成了具有二维/三维(2D/3D)范德华(vdWs)异质结构的还原氧化石墨烯/碳泡沫(RGO/CFs)。
  由于其放大介电损耗和优化阻抗匹配的出色联动效应,所设计的2D/3D RGO/CFs vdWs异质结构表现出了值得称道的EMW吸收性能,在低匹配厚度下实现了6.2 GHz的宽吸收带宽和−50.58 dB的反射损耗。此外,所获得的2D/3D RGO/CFs vdWs异质结构还表现出显著的雷达隐身性能、良好的耐腐蚀性能以及出色的隔热性能,在复杂多变环境中显示出巨大的潜力。因此,这项工作不仅展示了一种制造 2D/3D vdWs 异质结构的简单方法,而且还概述了一种强大的混合维组装策略,用于设计用于电磁保护、航空航天和其他复杂条件的多功能泡沫。
  2图文导读 

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  图1、a )2D/3D GO/CGFs 和 RGO/CFs vdWs 异质结构的实验图;b )立在叶片上的 R2/CF 的数字图像;c) CFs 和 RGO/CFs 的傅立叶变换红外光谱、d) XRD 图样和 e) XPS 光谱。

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  图2、a1-d3 CF、R2/CF、R4/CF 和 R6/CF 的 FE-SEM 图像,e1-e4 分别为 R2/CF 的 EDS 元素映射图像

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  图3、RGO/CFs vdWs异质结构EMW吸收特性

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  图4、A-CR2/CF-600、R2/CF-650 和 R2/CF-700 样品的 XRD、XPS 和拉曼光谱,以及 d–f R2/CF-600 和 g-i R2/CF-700 的 SEM 图像


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  图5、2D/3D RGO/CFs vdWs 异质结构的 EMW 衰减路径示意图


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  图6、R2/CF在HCl溶液(pH=1)、3.5wt%NaCl溶液和KOH溶液中的a Tafel曲线、b EIS图、c Bode图。d、 e在不同时间(从5到20分钟)拍摄的PU、PVC、R2/CF的热红外图像和相应的温度-时间曲线,以及f将含有5 mL水的烧杯放置在石棉网上,PU和R2/CF通过酒精灯加热
  3小结
  总之,多功能二维/三维 RGO/CFs vdWs 异质结构可以通过过于简化的冷冻干燥、浸泡吸收、二次冷冻干燥和随后的碳化过程进行精心设计和合成。研究结果表明,RGO的引入极大地优化了2D/3D RGO/CFs vdWs异质结构的阻抗匹配特性,提高了其极化和传导损耗能力。而且,通过调节 RGO 的含量和碳化温度,可以有效地调节二维/三维 RGO/CFs vdWs 异质结构的电磁参数。因此,优化阻抗匹配和增强介质损耗能力的联动效应使所设计的 2D/3D RGO/CFs vdWs 异质结构具有优异的电磁波吸收特性。因此,R2/CF 显示出较低的 RLmin(- 50.58 dB)和较宽的 EAB 值(6.2 GHz)。更重要的是,合理的元件设计和混维 vdWs 异质结构使二维/三维 RGO/CFs vdWs 异质结构具有显著的雷达隐身性能、良好的耐腐蚀性能和出色的隔热能力,在复杂多变的条件下显示出更大的潜力。

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