h-BN/N-石墨烯復(fù)合氣凝膠用于高性能隔熱和電磁波吸收

1 成果簡(jiǎn)介

在快速發(fā)展的 5G 時(shí)代，由于各種電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電磁波污染無(wú)法避免。電磁波污染帶來(lái)的安全隱患已引起高度重視。特別是在作戰(zhàn)環(huán)境中，應(yīng)用電磁波吸收材料，降低作戰(zhàn)裝備關(guān)鍵部位的表面溫度，將有效降低雷達(dá)和紅外識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)**。本文，西北工業(yè)大學(xué)王汝敏教授、Shuhua Qi等研究人員在《Ceramics International》期刊**發(fā)表名為“In situ-growth ultrathin hexagonal boron nitride /N-doped reduced graphene oxide composite aerogel for high performance of thermal insulation and electromagnetic wave absorption”的論文，研究設(shè)計(jì)了具有三維平行多孔網(wǎng)絡(luò)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的六方氮化硼（h-BN）/摻雜還原氧化石墨烯（rGO）復(fù)合氣凝膠，用于電磁波吸收和隔熱。

結(jié)果表明，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、介質(zhì)損耗和阻抗匹配的優(yōu)化，h-BN/rGO 復(fù)合氣凝膠具有優(yōu)異的電磁波吸收和隔熱性能。當(dāng)匹配厚度為3.1mm時(shí)，有效吸收帶寬可達(dá)10.13GHz（7.9-18 GHz），最小反射損耗為-21.49 dB。熱重分析結(jié)果表明，rGO的熱分解溫度為560 ℃，h-BN/rGO的熱分解溫度為674 ℃，兩者相差114 ℃。紅外成像分析表明，在 200 ℃ 的外部熱環(huán)境中，10 mm 厚的 h-BN/rGO 氣凝膠的表面溫度僅為 44.45 ℃，能有效地將熱量隔離到 155.55 ℃。優(yōu)異的電磁波吸收性能和有效的熱隔離性能不僅使 h-BN/rGO氣凝膠在隱身材料中得到了應(yīng)用，而且在熱管理領(lǐng)域也具有應(yīng)用前景。

2 圖文導(dǎo)讀

圖1.（a） h-BN/rGO氣凝膠復(fù)合材料的制造示意圖，（b）h-BN/rGO復(fù)合氣凝膠的物理圖像。

圖2.rGO和h-BN/rGO復(fù)合材料的FESEM圖像

圖3.EDS元素含量和能譜圖

圖4.（一）BN、rGO和h-BN/rGO復(fù)合氣凝膠的XRD圖譜。（二）h-BN/rGO復(fù)合材料和rGO在900 °C處理下的拉曼位移光譜.

圖5.h-BN/rGO復(fù)合材料的XPS測(cè)量光譜

圖6.rGO和h-BN/rGO復(fù)合氣凝膠的熱性能表征

圖7.rGO和h-BN/rGO氣凝膠的電導(dǎo)率。

圖8.h-BN/rGO復(fù)合氣凝膠電磁波吸收機(jī)理及電子傳輸示意圖、N摻雜石墨烯片狀結(jié)構(gòu)示意圖及h-BN/rGO復(fù)合氣凝膠微電容狀結(jié)構(gòu)模型.

3 小結(jié)

本研究通過(guò)水熱反應(yīng)和化學(xué)氣相沉積制備了h-BN/rGO三維雜化氣凝膠，通過(guò)調(diào)節(jié)BN片的引入量，該氣凝膠具有優(yōu)異的電磁波吸收性能和隔熱性能。表征結(jié)果表明，h-BN/rGO-102復(fù)合氣凝膠在7.87-18GHz 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了有效吸收，有效吸收帶寬高達(dá) 10.13GHz，在 9.68GHz時(shí)的最小反射損耗為-21.40 dB。將 h-BN/rGO-102置于200 ℃ 的外部熱環(huán)境中，樣品的表面溫度僅為 44.45 ℃，從而有效地將溫度隔離到 155.55 ℃。得益于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 BN 的引入，h-BN/rGO 復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波吸收和隔熱性能。優(yōu)異的電磁波吸收性能和有效的隔熱性能不僅使 h-BN/rGO 氣凝膠在電磁波吸收領(lǐng)域得到了應(yīng)用，而且在隔熱領(lǐng)域也具有應(yīng)用前景。

審核編輯：劉清