近日，浙江大學高超教授課題組發表了題為“Porous Graphene Microflowers for High-Performance Microwave Absorption”的研究文章，提出了一種新的提高石墨烯吸附性能的思路，即通過石墨烯材料的微結構的設計來優化其微波吸附性能。此研究工作利用3D多孔褶曲的石墨烯結構構建3D導電網絡，同時實現對微波的多重反射損耗。
采用了噴射干燥（氧化石墨烯）-化學預還原-退火還原三步法制備了3D結構的石墨烯微米花，比表面積高達230 m2/g，而密度只有40–50 mg/cm3。微波吸附測試結果研究發現其有效吸收帶寬達到5.59 GHz，最低反射損耗為-42.9 dB，性能指標優于純石墨烯和目前文獻報道的大部分石墨烯基材料。
此外，還具有低填充量（~10%）、廉價、超低密度等特性，具有較強的實際應用前景。該研究提供了一條通過結構設計來調控微波吸附材料性能的新思路。
圖1 a)石墨烯微米花(Gmfs)的形成過程示意圖。b,c) Gmfs的SEM圖。圖片為20 mL瓶中0.4g Gmfs粉末的數字圖像。d,e)單個Gmfs的TEM圖像。
圖2 a)Gmfs的N2吸附/脫附曲線。內插圖片是計算的孔徑分布。b)商品化石墨烯(CG)的N2吸附/脫附曲線。內插圖片是計算的孔徑分布。c)Gmfs和CG的拉曼光譜。d)Gmfs的XRD圖。
圖3 a,b)具有不同填料含量的Gmfs /石蠟復合材料的介電常數的實部和虛部。c,d)具有不同填料含量的CG /石蠟復合材料的介電常數的實部和虛部。
圖4 a)不同厚度的10wt％Gmfs /石蠟復合物的反射損耗。b)不同厚度的8wt％CG /石蠟復合物的反射損失。c)不同填料含量下的Gmfs /石蠟和CG /石蠟的EABs。d)比較最大| RL |和研究中報道的Gmf/石蠟和CG /石蠟的EAB。
圖5 a)不同填料含量的Gmfs /石蠟的正切損耗。 b)不同填料含量的CG /石蠟的正切損耗。c)在13,15和18GHz下10wt％Gmfs /石蠟和8wt％CG /石蠟的實部和虛部。 彩色圓圈代表ε’和ε“的合理范圍，使RL在相應頻率下低于-10 dB。d)Gmfs的微波吸收(MA)機制示意圖。
文章發表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40820-017-0179-8
