[发明专利]吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料及制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米复合材料，具体地说是一种石墨烯与聚苯胺纳米复合材料。本发明也涉及一种石墨烯与聚苯胺纳米复合材料的制备方法。本发明还涉及一种石墨烯与聚苯胺纳米复合材料的涂料。

背景技术

随着近年来电子技术的发展，电磁波吸收材料随着日益凸显的电磁干扰问题受到了国内外的广泛关注。因此制备出具有高效的电磁波吸收材料成为众多研究者的课题。金属磁性纳米颗粒如铁、钴、镍等在高频范围内具有较大的磁化强度和“斯诺克极限”。因此，它们可以吸收高频电磁波。但是，这些金属颗粒的电导较大，在外场的作用下会产生涡流损耗，从而使其电磁波吸收性能显著下降。

石墨烯是一种具有极好化学和物理特性的单层石墨，电子迁移率在常温下高达15000平方厘米/伏特/秒，具有超高电导率，受到了大批学者的关注。然而，如此优越的电特性由于石墨烯本身的阻抗匹配机制不能用来制备电磁波吸收材料。因此，如何制备具有质轻、强电磁波吸收特性的石墨烯纳米复合材料成为研究重点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对高频电磁波具有强吸收特性的吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料。本发明的目的也在于提供一种操作简单、适合于工业化生产的吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料的制法。本发明的目的还在于提供一种含吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料的涂料。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料是按如下方法制得的：（1）将0.015克石墨烯加入100毫升1摩尔/升的盐酸溶液中，待超声分散后在零下5摄氏度下进行充分搅拌；（2）将0.1-0.4毫升苯胺和0.125-0.5克过硫酸铵分别滴入100毫升1摩尔/升的盐酸溶液中，待溶解后将两溶液混合，当混合液的温度降到零下5摄氏度时将其倒入步骤（1）得到的溶液中进行搅拌得到沉淀物；（3）将所获得的沉淀物用乙醇和去离子水清洗，并在真空环境下40摄氏度干燥24小时。

本发明的吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料的制法包括如下步骤：

（1）将0.015克石墨烯加入100毫升1摩尔/升的盐酸溶液中，待超声分散后在零下5摄氏度下进行充分搅拌；

（2）将0.1-0.4毫升苯胺和0.125-0.5克过硫酸铵分别滴入100毫升1摩尔/升的盐酸溶液中，待溶解后将两溶液混合，当混合液的温度降到零下5摄氏度时将其倒入步骤（1）得到的溶液中进行搅拌得到沉淀物；

（3）将所获得的沉淀物用乙醇和去离子水清洗，并在真空环境下40摄氏度干燥24小时。

发明的吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料用于制备涂料的方法为：将重量比为20%的吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料与石蜡混合，得到吸收电磁波的涂料。

用本发明的石墨烯/聚苯胺纳米复合材料制备20wt%石墨烯/聚苯胺－石蜡复合薄膜材料吸波涂层，利用T/R同轴传输线测试其电磁参数。然后利用电磁传输线理论计算不同薄膜厚度的电磁波反射率，在吸波涂层厚度为2-4毫米范围内，吸收强度均达到了-20dB，频率范围高达10.6GHz，并且在吸波涂层厚度仅为2.5毫米时，吸收强度达到-45.1dB以下。

本发明的另一个与以往微波吸收材料不同的优点是制备薄膜所需的材料比重很小，薄膜材料中石墨烯聚苯胺纳米复合材料比例仅为20wt%，所以用料更少，制作的薄膜材料材质更轻，更有利于工业化生产。此外，此吸波材料成功实现了石墨烯与有机物的合成在电磁波吸收中的应用，拓展了其应用领域。

本发明的方法成功实现了石墨烯与有机物的复合，操作简单、应用广泛，适合于工业化生产。

附图说明

图1（a）为吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料的XRD图谱；图1（b）为吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料的扫描图。

图2为含20wt%吸收高频电磁波的石墨烯与聚苯胺纳米复合材料－石蜡复合物在不同厚度下的电磁波反射率。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细地描述：

实施例1：

（1）将0.015克石墨烯加入100毫升1摩尔/升的盐酸溶液中，待超声分散后在零下5摄氏度下进行充分搅拌；

（2）将0.1毫升苯胺和0.125克过硫酸铵分别滴入100毫升1摩尔/升的盐酸溶液中，待溶解后将两溶液混合，当混合液的温度降到零下5摄氏度时将其倒入（1）中已配好的溶液中进行搅拌。