科學(xué)指南針：一種耐腐蝕性的吸波材料：石墨烯磁性復(fù)合泡沫

江南大學(xué)ACSappliedmaterials&interfaces：一種耐腐蝕性的吸波材料：石墨烯磁性復(fù)合泡沫01引言設(shè)計和制備具有高效電磁吸收和耐腐蝕性能的高性能微波吸收材料成為一項重要的研究課題。在過去的幾年中，鐵氧體、羰基鐵和陶瓷已成功制備成高性能微波吸收劑。然而，這種材料在實際應(yīng)用中仍存在很大的局限，如密度高、成本高、在惡劣環(huán)境下的耐腐蝕性低。對此，碳系材料，尤其是石墨烯基復(fù)合材料受到了很多研究者的喜愛。石墨烯是一種穩(wěn)定的二維碳納米結(jié)構(gòu)，具有高比表面積、低密度和優(yōu)異的導(dǎo)電性。將石墨烯與導(dǎo)電高分子、金屬化合物納米顆粒復(fù)合，可以顯著提升電磁波損耗性能。目前為止，成功復(fù)合的結(jié)構(gòu)有CoS2、Fe3O4、高分子聚合物水凝膠等。對此，復(fù)合材料中孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計與調(diào)控對電磁波的損耗有著重要的影響。主要體現(xiàn)在一下兩個方面：第一，多孔結(jié)構(gòu)可以顯著延長電磁波的傳輸路徑，促進(jìn)多重反射，并增強(qiáng)電磁波的衰減。第二，孔表面處常伴隨著很多的反應(yīng)位點，缺陷以及活性官能團(tuán)?？梢蕴畛浯罅康拇判约{米顆粒，并產(chǎn)生更多的界面，促進(jìn)界面極化。然而，若孔隙率過多，則材料的強(qiáng)度降低，吸水性增多，抗腐蝕性能變差，因而大大限制了其應(yīng)用。因此，合理的控制復(fù)合材料中孔結(jié)構(gòu)的大小，形狀、分布是優(yōu)化性能的一個關(guān)鍵點。02成果簡介對此，江南大學(xué)TianxiLiu研究團(tuán)隊報道了一種簡單而有效的方法來設(shè)計耐腐蝕石墨烯基Fe@C磁性復(fù)合泡沫。首先，通過水熱法將酞菁鐵/Fe3O4組裝到石墨烯骨架上，然后，在高溫下退火處理。作為一種獨特的帶有金屬配體的芳香雜環(huán)大分子，剛性FePc分子與Fe3O4納米顆粒結(jié)合在一起的原位熱解可以有效地促進(jìn)復(fù)合結(jié)構(gòu)在高溫下退火下形成碳涂層鐵(Fe@C)粒子。Fe@C可以顯著優(yōu)化石墨烯的阻抗匹配，促使更多的電磁波進(jìn)入其泡沫內(nèi)部。Fe@C與石墨烯可以產(chǎn)生更多的界面，促進(jìn)電磁波的界面極化損耗。更重要的是，這種結(jié)構(gòu)具有很好的抗腐蝕性能，具有很好的穩(wěn)定性及持久性。相關(guān)研究成果以“Corrosion-ResistantGraphene-BasedMagneticCompositeFoamsforEfficientElectromagneticAbsorption”為題發(fā)表在期刊《ACSappliedmaterials&interfaces》上。03圖文速遞圖一泡沫結(jié)構(gòu)的制備圖二微觀組織結(jié)構(gòu)表征圖三電磁參數(shù)圖四吸