多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電磁波吸收材料領(lǐng)域，旨在提供多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法。該多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法包括步驟：制備Fe(OH)3/GO靜電復(fù)合物的懸濁液，制備具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物，制備多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體，以及最后制得多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。本發(fā)明制備的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于隱身技術(shù)，還可用來(lái)隱蔽機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)備，也可利用其防止電磁輻射或泄漏。
【專利說(shuō)明】多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于電磁波吸收材料領(lǐng)域，特別涉及多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來(lái)，由于隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的影響日益增大。在機(jī)場(chǎng)，機(jī)航班因電磁波干擾無(wú)法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院，移動(dòng)電話常會(huì)干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。
[0003]電磁波吸收材料作為材料科學(xué)的一個(gè)重要分支，對(duì)其研究始于二戰(zhàn)時(shí)期，最早的吸波材料是出于軍事隱身技術(shù)的需要，各國(guó)為實(shí)現(xiàn)軍事領(lǐng)先的目的，投入巨資在吸波材料領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的研究。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種電子、電氣設(shè)備為人們的日常生活以及社會(huì)建設(shè)提供了很大幫助。與此同時(shí)，電子、電氣設(shè)備工作過(guò)程中產(chǎn)生的電磁輻射與于擾問(wèn)題又制約著人們的生產(chǎn)和生活，導(dǎo)致人類生存空間的電磁環(huán)境日益惡化。電磁波在科學(xué)技術(shù)上的廣泛應(yīng)用帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題，成為一種繼水源、大氣和噪聲之后的具有較大危害性且不易防護(hù)的新污染源，它不僅影響通訊，甚至直接威脅到人類的健康。目前，世界各國(guó)都加大了對(duì)電磁污染問(wèn)題的研究，相繼制定了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)以控制和凈化電磁環(huán)境?？刂齐姶泡椛湮廴?，常用的有效措施是電磁屏蔽，主要是防止射頻電磁場(chǎng)的影響，將其輻射強(qiáng)度抑制在安全范圍之內(nèi)。因此隨著電信業(yè)的飛速發(fā)展，吸波材料的應(yīng)用已經(jīng)突破了軍事隱身范疇，深入到通訊抗干擾、電子信息保密、環(huán)保及人體防護(hù)等諸多領(lǐng)域。
[0004]吸波材料的損耗機(jī)制大致可以分為以下幾類:其一，電阻型損耗，此類吸收機(jī)制和材料的導(dǎo)電率有關(guān)的電阻性損耗，即導(dǎo)電率越大，載流子引起的宏觀電流(包括電場(chǎng)變化引起的電流以及磁場(chǎng)變化引起的渦流)越大，從而有利于電磁能轉(zhuǎn)化成為熱能。其二，電介質(zhì)損耗，它是一類和電極有關(guān)的介質(zhì)損耗吸收機(jī)制，即通過(guò)介質(zhì)反復(fù)極化產(chǎn)生的“摩擦”作用將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉。電介質(zhì)極化過(guò)程包括:電子云位移極化，極性介質(zhì)電矩轉(zhuǎn)向極化，電鐵體電疇轉(zhuǎn)向極化以及壁位移等。其三，磁損耗，此類吸收機(jī)制是一類和鐵磁性介質(zhì)的動(dòng)態(tài)磁化過(guò)程有關(guān)的磁損耗，此類損耗可以細(xì)化為:磁滯損耗，旋磁渦流、阻尼損耗以及磁后效效應(yīng)等，其主要來(lái)源是和磁滯機(jī)制相似的磁疇轉(zhuǎn)向、磁疇壁位移以及磁疇自然共振等。[0005]研究證實(shí)，鐵氧體吸波材料性能最佳，它具有吸收頻段高、吸收率高、匹配厚度薄等特點(diǎn)。將這種材料應(yīng)用于電子設(shè)備中可吸收泄露的電磁輻射，能達(dá)到消除電磁干擾的目的。根據(jù)電磁波在介質(zhì)中從低磁導(dǎo)向高磁導(dǎo)方向傳播的規(guī)律，利用高磁導(dǎo)率鐵氧體引導(dǎo)電磁波，通過(guò)共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過(guò)耦合把電磁波的能量轉(zhuǎn)變成熱能。鐵氧體吸收劑是研究較多也是較成熟的吸收劑之一，自然共振是其主要吸波機(jī)制，在高頻下有較高的磁導(dǎo)率和電阻率，電磁波易進(jìn)入且能快速衰減，因而被廣泛用作隱身材料。鐵氧體吸收劑具有吸收強(qiáng)、抗蝕能力強(qiáng)及成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在密度大、高溫特性差等缺點(diǎn)。因此單一的鐵氧體制成吸波材料難以滿足吸收頻帶寬、質(zhì)量輕、厚度薄的要求，通常要與其它吸收劑復(fù)合才能滿足性能要求?；谏鲜鲈?，鐵氧體吸收劑正朝著以下趨勢(shì)發(fā)展，一是朝納米量級(jí)的鐵氧體發(fā)展，依靠納米尺寸效應(yīng)來(lái)提高吸波性能；二是與其它吸收劑復(fù)合，如在其它輕質(zhì)吸收劑上涂覆鐵氧體涂層，以降低密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠吸收電磁輻射的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案是:
[0007]提供多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008]步驟A:取氧化石墨或氧化石墨烯加入水中，攪拌均勻后形成懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入二價(jià)或三價(jià)鐵鹽溶液，形成Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物的懸濁液；
[0009]步驟B:將步驟A中得到的懸濁液冷卻至室溫，然后倒入定向結(jié)晶器中，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為I~10°C /S，凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物；
[0010]步驟C:將步驟B中的具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物移置于水熱釜內(nèi)膽容器中，再加入氧化石墨或氧化石墨烯懸濁液，在正負(fù)電荷靜電作用下，氧化石墨或氧化石墨烯吸附到步驟B中的產(chǎn)物的多孔陣列織構(gòu)的內(nèi)壁上，蒸發(fā)干燥后，在水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)形成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體；
[0011]步驟D:向步驟C的水熱釜內(nèi)膽容器中，加入濃度為I~10wt%的硼氫化鈉水溶液，然后將水熱釜內(nèi)膽容器安裝于密封壓力容器中，加熱至140~180°C反應(yīng)0.5~5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，取出清洗`并干燥后，即得到多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。
[0012]作為進(jìn)一步的改進(jìn),所述步驟A中的二價(jià)或三價(jià)鐵鹽溶液為二價(jià)或三價(jià)鐵的氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽。
[0013]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟B中的定向結(jié)晶器包括圓筒形的絕熱層和銅制的冷卻底盤，冷卻底盤上分布有凹坑，凹坑內(nèi)置有冰晶，冷卻底盤置于冷卻器的冷端，且冷卻器的冷卻速度可調(diào)。
[0014]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述定向結(jié)晶器的內(nèi)徑與水熱釜內(nèi)膽容器的內(nèi)徑相同。
[0015]提供基于所述制備方法制備的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料，多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料是指:石墨烯鐵氧體復(fù)合材料中布有相互平行的圓柱通孔，圓柱通孔的孔徑和排列方式取決于定向結(jié)晶器冷卻底盤上凹坑的直徑和分布模式。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]本發(fā)明制備的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于隱身技術(shù)。在飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、艦艇、倉(cāng)庫(kù)等各種武器裝備和軍事設(shè)施上面涂復(fù)吸收材料，就可以吸收偵察電波、衰減反射信號(hào)，從而突破敵方雷達(dá)的防區(qū)，這是反雷達(dá)偵察的一種有力手段，減少武器系統(tǒng)遭受紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈和激光武器襲擊的一種方法。此外，電磁波吸收材料還可用來(lái)隱蔽著落燈等機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)備及其它地面設(shè)備、艦船桅桿、甲板、潛艇的潛望鏡支架和通氣管道等設(shè)備。也可利用其進(jìn)行安全保護(hù)高功率雷達(dá)、通信機(jī)、微波加熱等設(shè)備，防止電磁輻射或泄漏、保護(hù)操作人員的身體健康。也可作為墻面涂料，吸收家用電器發(fā)出的電磁輻射，使家居生活遠(yuǎn)離電磁輻射。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的定向結(jié)晶器及多孔陣列織構(gòu)形成機(jī)理。
[0019]圖2為電磁波吸收量與多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料孔徑的關(guān)系
[0020]圖中的附圖標(biāo)記為:101Fe(0H)3/G0靜電復(fù)合物形成的懸濁液；102冰柱狀晶；103Fe (OH) 3/G0復(fù)合物；104絕熱層；105冷卻底盤；106冷卻器的冷端。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0022]氧化石墨正式名稱為石墨氧化物或被稱為石墨酸，是一種由物質(zhì)量之比不定的碳、氫、氧元素構(gòu)成的化合物。氧化石墨可以通過(guò)用強(qiáng)氧化劑來(lái)處理石墨來(lái)制備。所得到的產(chǎn)物中，氧化程度最高的產(chǎn)物是一種碳、氧數(shù)量之比介于2.1到2.9之間黃色固體，并仍然保留石墨的層狀結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜。
[0023]氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時(shí)在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米，因此，其結(jié)構(gòu)跨越了一般化學(xué)和材料科學(xué)的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長(zhǎng)久以來(lái)被視為親水性物質(zhì)，因?yàn)槠湓谒芯哂袃?yōu)越的分散性，但是，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氧化石墨烯實(shí)際上具有兩親性，從石墨烯 薄片邊緣到中央呈現(xiàn)親水至疏水的性質(zhì)分布。
[0024]本發(fā)明中氧化石墨和氧化石墨烯都可作為合成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的原料，用英文字母GO表示。
[0025]復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。本發(fā)明中充分利用鐵氧體和石墨烯對(duì)不同頻段電磁波吸收能力的不同，石墨烯對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅外及雷達(dá)波有隱身作用，而鐵氧體具備短波吸收作用，兩者性能通過(guò)材料的復(fù)合，達(dá)到性能的彌補(bǔ)。
[0026]通常多晶體結(jié)晶過(guò)程中，由于溫度梯度的不同，各晶粒就會(huì)沿著某些方向排列，呈現(xiàn)出或多或少的統(tǒng)計(jì)不均勻分布，即出現(xiàn)在某些方向上聚集排列，因而在這些方向上取向幾率增大的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做擇優(yōu)取向。這種組織結(jié)構(gòu)及規(guī)則聚集排列狀態(tài)類似于天然纖維或織物的結(jié)構(gòu)和紋理，故稱之為織構(gòu)。本發(fā)明中利用定向凝固技術(shù)使冰呈定向生長(zhǎng)，促成Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物織構(gòu)的形成。
[0027]多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0028]步驟A:氧化石墨或氧化石墨烯懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入二價(jià)或三價(jià)鐵鹽溶液，形成Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物的懸濁液。當(dāng)加入三價(jià)鐵鹽溶液時(shí)，鐵鹽水解生成氫氧化鐵膠體；當(dāng)加入二價(jià)鐵鹽溶液時(shí)，亞鐵鹽水解生成氫氧化亞鐵，隨后在攪拌過(guò)程中氧化成氫氧化鐵形成膠體。由于Fe (OH) 3膠體粒子帶正電，而氧化石墨帶負(fù)電，兩者結(jié)合形成Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物,形成懸池液。其中二價(jià)或三價(jià)鐵鹽溶液為二價(jià)或三價(jià)鐵的氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽。
[0029]步驟B:將步驟A中得到的懸濁液冷卻至室溫后倒入定向結(jié)晶器中，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為I~10°c /S，凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物。
[0030]定向結(jié)晶器包括圓筒形的絕熱層104和銅制的冷卻底盤105，冷卻底盤105上分布有凹坑，凹坑內(nèi)置有冰晶，冷卻底盤105置于冷卻器的冷端106,且冷卻器的冷卻速度可調(diào)。形成具有多孔陣列織構(gòu)的Fe(0H)3/G0靜電復(fù)合物的關(guān)鍵在于調(diào)控冷卻速度。冷卻速度過(guò)快，冰也在懸濁液中形核，凝固完全后冰和Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物混合在一起形成混和物，無(wú)法形成多孔陣列織構(gòu)的Fe(0H)3/G0靜電復(fù)合物。冷卻速度過(guò)慢，冰晶體生長(zhǎng)速度很慢，F(xiàn)e (OH) 3/G0靜電復(fù)合物總是處于冰晶體生長(zhǎng)前沿，造成冰和Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物的分離，同樣無(wú)法形成多孔陣列織構(gòu)的Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物。只有控制冰晶體的生長(zhǎng)速度略大于Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物的遷移速度，才能實(shí)現(xiàn)在冰晶體的柱狀垂直生長(zhǎng)。在冰柱生長(zhǎng)過(guò)程中，F(xiàn)e(OH)3/G0靜電復(fù)合物被橫向排擠到冰晶體的晶界處，并在水結(jié)晶體積膨脹所產(chǎn)生的壓力作用下，壓實(shí)Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物，形成多孔陣列織構(gòu)的Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物，其形成原理如圖1所示。
[0031]這里使用的定向凝固技術(shù)通常應(yīng)用于制造高強(qiáng)度合金，伴隨高溫合金的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來(lái)的。定向凝固成形技術(shù)是，在凝固過(guò)程中采用強(qiáng)制手段，在凝固金屬和未凝固熔體中建立起特定方向的溫度梯度，從而使熔體沿著與熱流相反的方向凝固，以獲得具有特定取向柱狀晶的技術(shù)。由于該技術(shù)較好地控制了凝固組織的晶粒取向，消除了橫向晶界，大大提高了材料的縱向力學(xué)性能。因此，將該技術(shù)用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的生產(chǎn)，所獲得的柱狀晶組織具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能、長(zhǎng)的疲勞壽命、高的高溫蠕變抗力和中溫塑性，進(jìn)而提高了葉片的使用壽命 和使用溫度。該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是單晶生產(chǎn)，它除了用于高溫合金單晶葉片的研制外，還逐漸推廣到半導(dǎo)體材料、磁性材料、復(fù)合材料的研究中，成為現(xiàn)代凝固成形的重要手段之一。
[0032]步驟C:將步驟B中得到的產(chǎn)物移置于與定向結(jié)晶器的內(nèi)徑相同的水熱釜內(nèi)膽容器中，再加入氧化石墨或氧化石墨烯懸濁液，在正負(fù)電荷靜電作用下，氧化石墨或氧化石墨烯吸附到步驟B中得到的產(chǎn)物的多孔陣列織構(gòu)的內(nèi)壁上，蒸發(fā)干燥后，在水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)形成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體。
[0033]步驟D:向步驟C的水熱釜內(nèi)膽容器中，加入濃度為I~10wt%的硼氫化鈉水溶液，然后將水熱釜內(nèi)膽容器安裝于密封壓力容器中，加熱至140~180°C反應(yīng)0.5~5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，取出清洗并干燥后，即得到多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。
[0034]提供基于所述制備方法制備的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料，多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料是指:石墨烯鐵氧體復(fù)合材料中布有相互平行的圓柱通孔，圓柱通孔的孔徑和排列方式取決于定向結(jié)晶器冷卻底盤上凹坑的直徑和分布模式。當(dāng)電磁輻射波進(jìn)入多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料孔道，在孔道內(nèi)不斷被反射，向內(nèi)傳播。每一次的反射，石墨烯鐵氧體復(fù)合材料進(jìn)行一次波吸收。顯然孔道越小，電磁輻射波被反射的次數(shù)越多，吸波效果越好。但孔徑過(guò)小將影響電磁輻射波的進(jìn)入，還將導(dǎo)致材料密度增加，導(dǎo)致表面反射增加，降低波吸收效率。
[0035]下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0036]實(shí)施例一:Fe (OH) J氧化石墨烯懸濁液制備[0037]100毫升水中加入氧化石墨烯10克，攪拌均勻后形成氧化石墨烯懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入含氯化鐵30wt%的氯化鐵溶液50毫升。氯化鐵水解生成氫氧化鐵膠體，由于Fe (OH) 3膠體粒子帶正電，而氧化石墨烯帶負(fù)電，兩者結(jié)合形成Fe (OH) J氧化石墨烯靜電復(fù)合物，形成懸濁液。
[0038]實(shí)施例二:多孔陣列織構(gòu)形成
[0039]100毫升水中加入氧化石墨10克，攪拌均勻后形成氧化石墨懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入含硫酸亞鐵30wt%的硫酸亞鐵溶液50毫升。硫酸亞鐵水解生成氫氧化亞鐵，隨后在攪拌過(guò)程中氧化成氫氧化鐵形成膠體。由于Fe(OH)3膠體粒子帶正電，而氧化石墨帶負(fù)電，兩者結(jié)合形成Fe (OH) J氧化石墨靜電復(fù)合物，形成懸濁液。
[0040]將上述懸濁液冷卻至室溫后倒入定向結(jié)晶器中，冷卻底盤105置于冷卻器的冷端106，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為1°C /s，結(jié)晶器冷卻底盤105凹坑中置有冰晶作為柱狀冰的晶種。凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物。
[0041]同理，這里進(jìn)行定向冷凝的懸濁液，替換成實(shí)施例一中制得的懸濁液，也能形成具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物。
[0042]實(shí)施例三:多孔陣列前驅(qū)體的制備
[0043]100毫升水中加入10克G0，即氧化石墨或氧化石墨烯，攪拌均勻后形成GO懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入含硝酸鐵30wt%的硝酸鐵溶液50毫升。硝酸鐵水解生成氫氧化鐵膠體，由于Fe (OH) 3膠體粒子帶正電，而GO帶負(fù)電，兩者結(jié)合形成Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物，形成懸濁液。
[0044]將上述懸濁液冷卻至室溫后倒入定向結(jié)晶器中，冷卻底盤105置于冷卻器的冷端106，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為5°C /s，結(jié)晶器冷卻底盤105凹坑中置有冰晶作為柱狀冰的晶種。凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物。
[0045]將上述具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物移置于水熱釜內(nèi)膽容器，再加入GO懸濁液，同樣在正負(fù)電荷靜電作用下，GO吸附到上述產(chǎn)物多孔陣列織構(gòu)的內(nèi)壁，蒸發(fā)干燥后在水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)形成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體。
[0046]同理，這里的具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物，替換成實(shí)施例二中制備的具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物，也能形成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體。
[0047]實(shí)施例四:多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備
[0048]100毫升水中加入氧化石墨10克，攪拌均勻后形成氧化石墨懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入含硫酸亞鐵30wt%硫酸鐵溶液50毫升。硫酸亞鐵水解生成氫氧化亞鐵，進(jìn)而在空氣中被氧化成Fe (OH) 3形成膠體，由于Fe (OH) 3膠體粒子帶正電，而氧化石墨帶負(fù)電，兩者結(jié)合形成Fe (OH) J氧化石墨靜電復(fù)合物，形成懸濁液。
[0049]將上述懸濁液冷卻至室溫后倒入定向結(jié)晶器中，冷卻底盤105置于冷卻器的冷端106，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為10°C /s，結(jié)晶器冷卻底盤105凹坑中置有冰晶作為柱狀冰的晶種。凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物。 [0050]將上述具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物移置于水熱釜內(nèi)膽容器，再加入氧化石墨懸濁液，同樣在正負(fù)電荷靜電作用下，氧化石墨吸附到上述產(chǎn)物多孔陣列織構(gòu)的內(nèi)壁，蒸發(fā)干燥后在水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)形成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體。
[0051 ] 將上述水熱釜內(nèi)膽容器中，加入濃度為lwt%的硼氫化鈉水溶液10毫升，安裝于密封壓力容器中，加熱至140°C反應(yīng)5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，取出清洗、干燥后即得到多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。
[0052]同理，這里水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)的多孔陣列前驅(qū)體，替換成實(shí)施例三中制備的多孔陣列前驅(qū)體，也能制得多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。
[0053]實(shí)施例五:氧化石墨為原料的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的吸波性能
[0054]100毫升水中加入氧化石墨10克，攪拌均勻后形成氧化石墨懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入含氯化亞鐵30wt%的氯化亞鐵溶液50毫升。氯化亞鐵水解生成氫氧化亞鐵，隨后在攪拌過(guò)程中氧化成氫氧化鐵形成膠體。由于Fe(OH)3膠體粒子帶正電，而氧化石墨帶負(fù)電，兩者結(jié)合形成Fe (OH) J氧化石墨靜電復(fù)合物，形成懸濁液。
[0055]將上述懸濁液冷卻至室溫后倒入定向結(jié)晶器中，冷卻底盤105置于冷卻器的冷端106，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為10°C /s，選擇凹坑孔直徑為1mm的結(jié)晶器冷卻底盤105，置有冰粒作為柱狀冰的晶種。凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有不同孔徑的多孔陣列織構(gòu)產(chǎn)物。將產(chǎn)物分別移置于水熱釜內(nèi)膽容器。再加入氧化石墨懸濁液，蒸發(fā)干燥后在水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)形成多孔陣列前驅(qū)體。向上述水熱釜內(nèi)膽容器中，分別加入濃度為5wt%的硼氫化鈉水溶液10毫升，安裝于密封壓力容器，加熱至180°C反應(yīng)0.5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫,取出清洗干燥后,得到孔徑為1_的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。
[0056]實(shí)施例六:氧化石墨烯為原料的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的吸波性能
[0057]100毫升水中加入氧`化石墨10克，攪拌均勻后形成氧化石墨懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入含氯化亞鐵30wt%的氯化亞鐵溶液50毫升。氯化亞鐵水解生成氫氧化亞鐵，隨后在攪拌過(guò)程中氧化成氫氧化鐵形成膠體。由于Fe(OH)3膠體粒子帶正電，而氧化石墨帶負(fù)電，兩者結(jié)合形成Fe (OH) J氧化石墨烯靜電復(fù)合物，形成懸濁液。
[0058]將上述懸濁液冷卻至室溫后倒入定向結(jié)晶器中，冷卻底盤105置于冷卻器的冷端106，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為10°C /s，選擇凹坑孔直徑不同的結(jié)晶器冷卻底盤105，置有冰晶作為柱狀冰的晶種。凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有不同孔徑的多孔陣列織構(gòu)產(chǎn)物。將產(chǎn)物分別移置于水熱釜內(nèi)膽容器。再加入氧化石墨懸濁液，蒸發(fā)干燥后在水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)形成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體。向上述水熱釜內(nèi)膽容器中，分別加入濃度為10wt%的硼氫化鈉水溶液10毫升，安裝于密封壓力容器，加熱至160°C反應(yīng)2.5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，取出干燥后，得到孔徑為不同的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。
[0059]圖2為電磁波吸收量與多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料孔徑的關(guān)系。
[0060]最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A:取氧化石墨或氧化石墨烯加入水中，攪拌均勻后形成懸濁液置于燒杯中，加熱至沸騰，邊攪拌邊逐滴加入二價(jià)或三價(jià)鐵鹽溶液，形成Fe (OH) 3/G0靜電復(fù)合物的懸濁液； 步驟B:將步驟A中得到的懸濁液冷卻至室溫，然后倒入定向結(jié)晶器中，進(jìn)行快速定向凝固，冷卻速度為I~10°C /s，凝固完全后，緩慢加熱使冰熔化，進(jìn)而加熱至100°C使水蒸發(fā)，形成具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物； 步驟C:將步驟B中的具有多孔陣列織構(gòu)的產(chǎn)物移置于水熱釜內(nèi)膽容器中，再加入氧化石墨或氧化石墨烯懸濁液，在正負(fù)電荷靜電作用下，氧化石墨或氧化石墨烯吸附到步驟B中的產(chǎn)物的多孔陣列織構(gòu)的內(nèi)壁上，蒸發(fā)干燥后，在水熱釜內(nèi)膽容器內(nèi)形成多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料前驅(qū)體； 步驟D:向步驟C的水熱釜內(nèi)膽容器中，加入濃度為I~10wt%的硼氫化鈉水溶液，然后將水熱釜內(nèi)膽容器安裝于密封壓力容器中，加熱至140~180°C反應(yīng)0.5~5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，取出清洗并干燥后，即得到多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟A中的二價(jià)或三價(jià)鐵鹽溶液為二價(jià)或三價(jià)鐵的氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟B中的定向結(jié)晶器包括圓筒形的絕熱層和銅`制的冷卻底盤，冷卻底盤上分布有凹坑，凹坑內(nèi)置有冰晶，冷卻底盤置于冷卻器的冷端，且冷卻器的冷卻速度可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述定向結(jié)晶器的內(nèi)徑與水熱釜內(nèi)膽容器的內(nèi)徑相同。
5.基于權(quán)利要求1所述制備方法制備的多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料，其特征在于，多孔陣列石墨烯鐵氧體復(fù)合材料是指:石墨烯鐵氧體復(fù)合材料中布有相互平行的圓柱通孔，圓柱通孔的孔徑和排列方式取決于定向結(jié)晶器冷卻底盤上凹坑的直徑和分布模式。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK103642459SQ201310638340
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】劉建華, 劉賓虹, 李洲鵬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)