[发明专利]一种椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料及其制备方法和应用。所述方法为：用去离子水将氧化石墨烯分散均匀，得到氧化石墨烯分散液；将二价锌盐溶液和双六甲撑三胺溶液混合均匀，得到第一混合液；将氧化石墨烯分散液加至第一混合液中并搅拌均匀，得到第二混合液，然后往第二混合液中加入乙醇并搅拌均匀，得到第三混合液；将第三混合液进行水热处理，制得椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料。本发明将椭球状氧化锌棒与石墨烯的复合很大程度上改善了复合材料的电磁特性，大大提高了复合材料的微波吸收特性，所制得的椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料在厚度仅为2mm时，其最大反射率损耗达到‑55.7dB，有效吸收带宽几乎覆盖整个Ku波段。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，尤其涉及一种椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子设备和无线通讯设备的快速发展，电磁污染现象日益严重。这就促使研究人员急需探索一种密度小，制备简单，吸收频带宽的新型微波吸收材料。近些年来，先进的碳纳米材料，特别是二维石墨烯材料，其是一种具有较低密度，独特微结构和非凡电子性能的单原子层厚度的材料，由于其具有良好的力学、电学、热学等性能，其复合材料在微波衰减领域具有巨大的应用和潜力(参见：Song W L,Cao M S,Lu M M,et al.Flexiblegraphene/polymer composite films in sandwich structures for effectiveelectromagnetic interference shielding[J].Carbon,2014,66,66-76.)，具有吸收强、频带宽、质量轻、厚度薄、化学性能稳定等特性，在民用和军事科学方面都展示了广阔的应用前景，已经吸引了国内外越来越多研究者的关注。

氧化锌(Znic Oxide)是一种具有优异化学稳定性和耐腐蚀性的宽禁带半导体材料，特别是其良好的介电性能、较低的密度和其环境友好型的制备手段，使其在微波吸收材料领域具有良好前景。通过不同的制备手段调整氧化锌颗粒的粒径、氧化锌的形貌和微结构，可以有效调控其介电常数和微波吸收性能(参见：Enhanced permittivity and multi-region microwave absorption of nanoneedle-like ZnO in the X-band at elevatedtemperature[J].Journal of Materials Chemistry C,2015,3,4670.)。

新型吸波材料需要满足“薄、轻、宽、强”的特点，而单一的吸波材料存在吸收频段窄、吸波性能差等缺点，很难满足日益提高的隐身要求。中国专利申请CN201410313325.5公开了一种石墨烯/四针氧化锌晶须复合吸波材料及制备方法，其将石墨烯与四针状ZnO通过物理复合的方式制得了石墨烯/四针氧化锌晶须复合吸波材料，但是该制备方法不能保证在微观角度下氧化锌与石墨烯的均匀分布，此外，该方法存在材料制备的可重复性及稳定性较差、石墨烯容易团聚等问题；同时该方法制备的复合吸波材料存在匹配厚度大，吸波性能欠佳等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料及其制备方法和应用。本发明方法将椭球状氧化锌棒与石墨烯的复合很大程度上改善了复合材料的电磁特性，大大提高了复合材料的微波吸收特性；本发明制得的椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料表现出优异的微波吸收性能，在厚度仅为2mm时，其最大反射率损耗达到-55.7dB，有效吸收带宽几乎覆盖整个Ku波段。

为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用去离子水将氧化石墨烯分散均匀，得到氧化石墨烯分散液；

(2)将二价锌盐溶液和双六甲撑三胺溶液混合均匀，得到第一混合液；