[发明专利]一种rGO/聚酰亚胺复合气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种rGO/聚酰亚胺复合气凝胶，所述复合气凝胶由片状结构的rGO相互穿插形成三维导电网络结构，聚酰亚胺作为支撑骨架位于片状结构rGO之间。本发明rGO/聚酰亚胺复合气凝胶在微观上为二维片层相互粘连的结构，在宏观上具有多孔结构，片状结构的rGO相互粘连为电子传输提供了有效的传输途径，且多孔结构对材料的轻质性和耐热性起到了决定性作用；经合适温度煅烧后的聚酰亚胺使得复合材料具有更好的力学性能，有效提高了复合材料的承重和耐压缩能力；多孔rGO的引入增加了复合气凝胶的导电性，有利于其作为电磁吸波材料对电磁波的吸收和衰减。

技术领域

本发明涉及一种rGO/聚酰亚胺复合气凝胶，还涉及上述复合气凝胶的制备方法以及其作为电磁吸波材料的应用，属于多功能材料技术领域。

背景技术

现代电子设备在军事、民用领域日益普及，由此而引发的电磁波污染问题也在不断加剧，降低电磁干扰问题刻不容缓。电磁屏蔽及吸波材料作为保护人类及精密设备的关键材料，已经受到了广泛的关注。由于传统的粉体材料已不能满足实际应用中多方位的要求，众多研究者开始致力于开发先进多功能材料，其中气凝胶因其制备工艺简单、产率高等优势而备受关注。

近年研究发现，多功能化是电磁屏蔽及吸波材料未来的发展方向，将多种功能有效地整合到一种材料中是一个巨大的挑战。值得注意的是，氧化还原石墨烯气凝胶作为一种典型的介电损耗型材料，已经成为较为理想的电磁屏蔽及吸波材料。例如，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室Chen等人采用泡沫镍为基板，以化学气相沉积的方法制备了用于高性能电磁屏蔽的轻质柔性石墨烯泡沫复合材料，最强屏蔽性能可达500dB cm²g^-1。(Chen，Z.P.；Xu，C.；Ma，C.Q.；Ren，W.C.；Cheng，H.M.；Lightweight and flexiblegraphene foam composites for high-performance electromagnetic interferenceshielding，Adv.Mater.25(2013)1296-1300)。然而，其过高的散热能力、过高的导电率及显著的塑性变形或脆性机械性能限制了其单体在微波吸收领域的更广泛的应用。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种rGO/聚酰亚胺复合气凝胶，该复合气凝胶不仅隔热、承重和抗弯曲，还能用于制备微波吸收材料。

本发明还要解决的技术问题是提供上述rGO/聚酰亚胺复合气凝胶的制备方法，该制备方法能够制备出具有三维网络结构的复合气凝胶，且制备工艺简单、成本低，适用于工业化大规模生产。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种rGO/聚酰亚胺复合气凝胶，所述复合气凝胶由片状结构的rGO相互穿插形成三维导电网络结构，聚酰亚胺作为支撑骨架位于片状结构rGO之间。

气凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状。

上述rGO/聚酰亚胺复合气凝胶的制备方法，具体包含如下步骤：

(1)制备聚酰氨酸：将4，4′-二氨基二苯醚加入N，N-二甲基乙酰胺溶液中，混匀后，再加入均苯四甲酸二酐，继续搅拌，然后将反应溶液倒入水中，将反应后生成的沉淀经过滤、洗涤、真空干燥，得到所需产物；

(2)制备rGO/聚酰亚胺前驱体溶液：将步骤(1)所得产物加入到三乙胺和水的混合溶液中，反应后得到聚酰亚胺前驱体溶液；接着往聚酰亚胺前驱体溶液中加入氧化石墨烯溶液进行反应，反应后进行冷冻干燥处理；其中，聚酰亚胺前驱体溶液与氧化石墨烯溶液的混合体积比为4∶1；

(3)将步骤(2)中冷冻干燥后的产物置于惰性气氛下煅烧，煅烧后得到所需复合气凝胶。