成果简介
碳材料由于其低密度而被广泛用于轻质且高效的微波吸收（MA）。然而，单一碳材料的阻抗匹配和吸收性能较差。氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）被广泛用作具有可定制介电性能的碳材料，但仍存在MA差、负载高的问题。本文，四川大学陈枫教授、傅强教授课题组在《Carbon》期刊发表名为“Light-weight, low-loading and large-sheet reduced graphene oxide for high-efficiency microwave absorber”的论文，研究通过简单可控的热还原方法制备了一系列不同还原程度的大片GO，并对其MA性能进行了研究。
对石墨烯的组成、结构和MA性能的分析表明，rGO的MA性能与还原程度和片材尺寸密切相关。大片石墨烯更容易相互重叠形成导电网络，减少填料负荷。同时，混合不同还原度的rGO后，最佳反射损耗为-59.12 dB，分别是原单组分的2.13倍和1.59倍。有效吸收带宽为3.54 GHz，负载仅为1.5 wt%。这项工作为在低填料量下构建具有强 MA能力的石墨烯基复合材料提供了一种有前景的方法。
图文导读
图1。（a）XRD光谱，（b）拉曼光谱，（c）XPS光谱，（d-h）GO和rGO的XPS C 1s光谱随不同温度还原。
图2。(a) GO的AFM图像和片高，(b-f) GO和rGO的TEM图像随着不同温度的降低。
图3。（a，b）介电常数，（c）不同负载下rGO的磁导率。(d) 还原温度为600 °C 的 1.5 wt% 复合材料的 RL 与厚度和频率的关系。rGO在600 °C还原温度下不同负载量的 RL (e) 0.5 wt% (f) 1.0 wt% (g) 1.5 wt% (h) 2.0 wt%。
图4。所有样品的介电常数范围 (a) 实介电常数，(b) 虚介电常数，(c) 介电损耗。(d) 混合样品的切线介电损耗。(e) F-2:1, (f) F-1:1, (g) F-1:2的反射损耗。(h) |Z in /Z o | 厚度为 4.04 毫米的所有样品的值和相应的反射损耗值。
图5。(a) F-1:2 在最佳厚度下的反射损耗，(b) F-1:2 在 λ/4 条件下的吸收体厚度t m与峰值频率f m的模拟，(c)归一化输入阻抗模数 |Z in /Z o | 由 F-1:2 生成。(d) rGO 复合材料的电磁微波吸收机制示意图
图6。(a, b) 反射损耗、EAB、厚度和负载在不同温度下减少的样品和本工作中混合样品的对比图。(c) 各种基于 rGO 的材料的 MA 特性与这项工作的比较。
小结
综上所述，在这项工作中，使用大片GO通过简单的热还原方法制造了一种轻质、低负载、高效的MA材料。同时，热还原法为未来大规模生产GO吸波材料提供了可能。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.05.062
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