[发明专利]一种高吸收电磁波的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电磁材料技术领域，公开了一种高吸收电磁波的复合材料及其制备方法和应用。该复合材料，包括还原氧化石墨烯、偶联剂改性的纳米无机氧化物和纳米金属；偶联剂改性的纳米无机氧化物位于还原氧化石墨烯层间；纳米金属包覆偶联剂改性的纳米无机氧化物。该复合材料通过还原氧化石墨烯、偶联剂改性的纳米无机氧化物和纳米金属，形成纳米无机氧化物的球状空腔和石墨烯层间的层状空腔的结构，使得该复合材料在18GHz有最强电磁吸收36.4dB，超过石墨烯的最强电磁吸收29.2dB。在1‑18GHz条件下，电磁反射小于5dB，小于石墨烯的电磁反射15dB。

技术领域

本发明属于电磁材料技术领域，特别涉及一种高吸收电磁波的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

5G通讯通过使用频率更高的电磁波，实现了无线数据更高速率、高通量、低延迟、低功耗的传递、交换，可以将海量设备连接在一起，推进万物互联时代的来临。由于5G通讯采用了更高频的电磁波，波长更短，绕射能力更弱，穿透能力更强，因此5G通讯需要建立比4G多3-4倍的基站，可能对动物造成一定的伤害。为确保电子设备之间既不相互干扰，也不影响动物的健康，还不产生电磁波泄漏从而危及信息安全，研发出具有更好电磁吸收性能的材料具有重要意义。

因此，亟需提供一种高吸收电磁波的复合材料，这对动物健康以及信息安全具有重要意义，有助于推动5G通讯的应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高吸收电磁波的复合材料及其制备方法和应用，所述高吸收电磁波的复合材料对电磁波吸收能力，强，例如在18GHz有最强电磁吸收SEA为36.4dB，超过石墨烯的29.2dB，对电磁波的反射低。

本发明的发明构思：本发明通过真空辅助的静电自组装方法，将使用偶联剂改性后表面带正电荷的纳米无机氧化物与表面带负电的纳米金属和氧化石墨烯(GO)在水溶液中形成自组装结构。由于三种纳米材料(偶联剂改性的纳米无机氧化物、纳米金属和氧化石墨烯)在尺寸、表面电荷上的差异，形成的自组装结构中纳米金属吸附在偶联剂改性后的纳米无机氧化物表面，偶联剂改性后的纳米无机氧化物吸附在GO富含羧基的边缘以及褶皱处。通过抽滤(抽滤形成真空环境)，GO堆积成有序层状结构(类似于围棋棋盘)，偶联剂改性后的纳米无机氧化物处于GO层间(偶联剂性后的纳米无机氧化物类似于围棋棋子)，偶联剂改性后的纳米无机氧化物的存在阻隔了GO的自聚集，使得GO之间形成层状空腔结构，经过金属生长和还原剂的还原过程，GO还原为rGO(还原氧化石墨烯)，纳米金属实现对偶联剂改性后的纳米无机氧化物的包覆，形成纳米无机氧化物的球状空腔和石墨烯层间的层状空腔的结构。

本发明的第一方面提供一种高吸收电磁波的复合材料。

具体的，一种高吸收电磁波的复合材料，包括还原氧化石墨烯、偶联剂改性的纳米无机氧化物和纳米金属；所述偶联剂改性的纳米无机氧化物位于所述还原氧化石墨烯层间；所述纳米金属包覆偶联剂改性的纳米无机氧化物。

优选的，所述偶联剂为含胺基的硅烷偶联剂。

进一步优选的，所述偶联剂选自二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷或N-β-氨乙基-γ氨丙基甲基硅烷中的至少一种。

优选的，所述纳米无机氧化物选自纳米二氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化铝或纳米氧化铁中的至少一种；进一步优选的，所述纳米无机氧化物为纳米二氧化硅。

优选的，所述纳米金属选自纳米金、纳米银或纳米铜中的至少一种。

本发明的第二方面提供一种高吸收电磁波的复合材料的制备方法。

具体的，一种高吸收电磁波的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)偶联剂改性的纳米无机氧化物的制备：将纳米无机氧化物、偶联剂加入溶剂中混合，反应，洗涤，制得偶联剂改性的纳米无机氧化物；