探索有效的吸波材料是當(dāng)今社會(huì)和科學(xué)界的熱門話題，對(duì)吸波材料提出了“薄、輕、寬、強(qiáng)”的要求，即厚度薄、重量輕、超寬帶、強(qiáng)吸波等。僅靠傳統(tǒng)材料和合成方法開(kāi)發(fā)的吸波材料不能同時(shí)滿足當(dāng)前的需求。碳納米管(CNT)由于其優(yōu)異的熱導(dǎo)率、電子性能和機(jī)械強(qiáng)度而被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。碳納米管的合成目前有電弧放電法、激光燒蝕法、化學(xué)氣相沉積法等。例如，Li等人通過(guò)改進(jìn)的以Ni/Y為催化劑的電弧放電裝置制備的單壁碳納米管已成功應(yīng)用于電磁屏蔽[DOI：10.1021/nl0602589]領(lǐng)域。這些方法大多需要輔助氣體和真空，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。通過(guò)測(cè)量碳納米管在硅油中分散體的加熱速率來(lái)研究碳納米管從微波頻率電磁場(chǎng)吸收能量。結(jié)果表明，添加低至 0.04 wt% 的碳納米管后，硅油的微波吸收率提高了 500 倍。
但在實(shí)際應(yīng)用中，單一碳材料的吸波性能通常較差，通常作為提供介質(zhì)損耗的組分與其他材料復(fù)合，得到高性能的電磁波吸波復(fù)合材料。碳材料可以與磁性材料結(jié)合，利用介質(zhì)損耗和磁損耗的協(xié)同作用，制備性能優(yōu)良的碳/磁性吸波復(fù)合材料。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)的赫曉東教授、李建軍副教授以及河北工業(yè)大學(xué)袁野教授等相關(guān)研究人員及團(tuán)隊(duì)基于小型有機(jī)前驅(qū)體的熱反應(yīng)和固相燒結(jié)工藝，制備了具有層次化結(jié)構(gòu)的0D CoFe 納米顆粒@1D 碳納米管@2D rGO(還原氧化石墨烯)片(CoFe- cnt -rGO)吸波復(fù)合材料。相關(guān)研究結(jié)果以“Graphene oxide-assisted Co-sintering synthesis of carbon nanotubes with enhanced electromagnetic wave absorption performance”為題發(fā)表在 Carbon 上。
在反應(yīng)體系中，以檸檬酸和尿素為前驅(qū)體，吸附在活性合金顆粒表面，逐漸形成碳納米管。氧化石墨烯(GO)的引入為“柔性襯底”提供了含氧基團(tuán)，可以在鐵(III)/鈷(II)配合物和氧化石墨烯之間生成共軛。因此，相鄰分子可以定向促進(jìn)碳納米管的生長(zhǎng)。
圖1. CoFe-CNT-rGO復(fù)合材料的制備過(guò)程示意圖。
圖2. CoFe-CNT-rGO 復(fù)合材料的微波吸收機(jī)制示意圖。
本研究的原位無(wú)模板法為大規(guī)模制備碳納米管提供了一種有效、低成本的方法。制備的CoFe-CNT-rGO分層復(fù)合材料具有出色的電磁波吸收能力，反射損耗最低可達(dá)?56 dB。2d介質(zhì)碳片、1D碳納米管、0D CoFe納米粒子及其相應(yīng)的層次化結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用是提高電磁波吸收性能的主要原因。
文獻(xiàn)信息：
Graphene oxide-assisted Co-sintering synthesis of carbon nanotubes with enhanced electromagnetic wave absorption performance
Rui Meng, Tieliang Zhang, Xue Liu, Pengzheng Jiao, Jianjun Li, Liyang Liu, Ye Yuan, Qingyu Peng, Xiaodong He
Carbon
https:///10.1016/j.carbon.2021.09.018
