本發(fā)明涉及一種吸波夾芯薄膜制備方法,尤其涉及一種碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4吸波夾芯薄膜制備方法,屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):碳納米管作為一維納米材料,以其優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的電性能、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性以及一維納米結(jié)構(gòu)所特有的納米效應(yīng)而成為吸波材料的重要選擇。但通常碳納米管的磁性比較差,為了提高碳納米管的磁性能目前常用的方法有:碳納米管表面鍍鐵磁性金屬和碳納米管內(nèi)部增加鐵磁性金屬,但會影響到碳納米管的分散性能。納米Fe3O4具有優(yōu)異的磁性能,磁導(dǎo)率較高,可用于改善碳納米管的性能,同時納米Fe3O4可經(jīng)過特殊的處理工藝分散于等離子水溶液中,有利于進行碳納米管雜化薄膜的制備。
技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明為解決上述問題為目的,首先利用機械融合法制備碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4單分散溶液,然后利用真空吸濾裝置制備碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4夾芯薄膜,其中,碳納米管、氧化石墨烯及納米Fe3O4單的含量可調(diào),最終得到的吸波夾芯薄膜可取得較寬的微波吸收頻段及吸收峰值。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4夾芯雜化吸波薄膜制備方法,是通過以下步驟實現(xiàn)的:(1)由Hummers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散20-180min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液,高速離心后取上層清液,氧化石墨的濃度為0.01-3wt%;(2)氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制:向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管,磁力攪拌30-180min,超聲分散10-60min,離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管,氧化石墨烯:碳納米管重量比為1:1-10:1,碳納米管的濃度為0.01-0.3wt%,氧化石墨烯濃度為0.01-3wt%;(3)納米Fe3O4分散液配制:將可溶于水的納米Fe3O4溶于去等離子水和酒精溶液混合液內(nèi),超聲處理1-3小時得到分布均勻的納米Fe3O4溶液,納米Fe3O4濃度為0.01-1%,酒精及等離子水的體積比為1:1-1:5,納米Fe3O4粒度5-30nm;(4)利用真空吸濾裝置制備雜化夾芯薄膜,先取氧化石墨烯-碳納米管分散液體積的1/2,加入真空吸濾裝置的上容器進行真空吸濾,將吸濾完成時,加入納米Fe3O4分散液進行吸濾,要吸濾完成時再加入剩余的氧化石墨烯-碳納米管分散液,直到吸濾結(jié)束;(5)將碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4雜化薄膜連同濾膜一同放入兩片不銹鋼模具壓實,放入真空烘箱內(nèi),200℃固化2-8小時,取出后剝?nèi)V膜即可,碳納米夾芯薄膜的電導(dǎo)率可達到100-5000S/m。本發(fā)明的有益效果及特點:(1)將氧化石墨烯的溶液與碳納米管混合后,碳納米管的側(cè)壁與氧化石墨烯的片層間會產(chǎn)生強烈的π-π相互作用,由于石墨烯片層具有大量的親水性的功能基團,會增大氧化石墨烯-碳納米管復(fù)合物在水中的分散效果,有利于制備碳納米管薄膜。同時氧化石墨烯經(jīng)過真空低溫還原后形成石墨烯結(jié)構(gòu),具有更大的比表面積,電磁波吸收性能較高,也進一步提高了碳納米管雜化薄膜的電磁吸收特性。(2)由于碳納米管巨大的比表面積、表面量子隧道效應(yīng)使其具有非常優(yōu)異的電磁波吸收性能,所以基于碳納米管的雜化薄膜也將具有碳納米管的優(yōu)異的電磁波吸收性能。(3)碳納米管具有電磁波吸收性能主要是基于介電損耗特性,其磁損耗性能并明顯,通過在雜化薄膜添加納米Fe3O4粒子,將提高雜化薄膜的磁損耗性,進一步提高碳納米管雜化薄膜的電磁波吸收性能。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的SEM圖像。具體實施方式實施例1參照圖1,圖中1是Fe3O4層;2是碳納米管/氧化石墨烯雜化層。碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4夾芯雜化吸波薄膜制備方法,是通過下述步驟實現(xiàn)的:(1)由Hummers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散60min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液,8000rpm高速離心20min后取上層清液,氧化石墨的濃度為0.5wt%;(2)氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制:向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管,磁力攪拌80min,超聲分散60min,離心后取上層清液。其中碳納米管為多壁碳納米管,氧化石墨烯:碳納米管重量比為5:1,碳納米管的濃度為0.1wt%,氧化石墨烯濃度為0.5wt%;(3)納米Fe3O4分散液配制:將可溶于水的納米Fe3O4溶于去等離子水和酒精溶液混合液內(nèi),超聲處理1小時得到分布均勻的納米Fe3O4溶液,納米Fe3O4濃度為0.75%,酒精及等離子水的體積比為1:3;(4)利用真空吸濾裝置制備雜化夾芯薄膜,先取氧化石墨烯-碳納米管分散液體積的1/2,加入真空吸濾裝置的上容器進行真空吸濾,將吸濾完成時,加入納米Fe3O4分散液進行吸濾,要吸濾完成時再加入剩余的氧化石墨烯-碳納米管分散液,直到吸濾結(jié)束;(5)將碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4薄膜及濾膜一同放入兩片不銹鋼模具壓實,放入真空烘箱內(nèi),200℃固化2-8小時,取出后剝?nèi)V膜即可,碳納米夾芯薄膜的電導(dǎo)率可達到100-5000S/m。實施例2(1)由Hummers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散20min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液,高速離心后取上層清液,氧化石墨的濃度為0.01wt%;(2)氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制:向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管,磁力攪拌30min,超聲分散20min,離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管,氧化石墨烯:碳納米管重量比為1:1,碳納米管的濃度為0.01wt%,氧化石墨烯濃度為0.01wt%;(3)納米Fe3O4分散液配制:將可溶于水的納米Fe3O4溶于去等離子水和酒精溶液混合液內(nèi),超聲處理1小時得到分布均勻的納米Fe3O4溶液,納米Fe3O4濃度為0.01%,酒精及等離子水的體積比為1:1,納米Fe3O4粒度5-30nm;(4)利用真空吸濾裝置制備雜化夾芯薄膜,先取氧化石墨烯-碳納米管分散液體積的1/2,加入真空吸濾裝置的上容器進行真空吸濾,將吸濾完成時,加入納米Fe3O4分散液進行吸濾,要吸濾完成時再加入剩余的氧化石墨烯-碳納米管分散液,直到吸濾結(jié)束;(5)將碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4雜化薄膜連同濾膜一同放入兩片不銹鋼模具壓實,放入真空烘箱內(nèi),200℃固化2小時,取出后剝?nèi)V膜即可,碳納米夾芯薄膜的電導(dǎo)率可達到100-5000S/m。實施例3(1)由Hummers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散180min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液,高速離心后取上層清液,氧化石墨的濃度為1wt%;(2)氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制:向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管,磁力攪拌180min,超聲分散60min,離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管,氧化石墨烯:碳納米管重量比為10:1,碳納米管的濃度為0.1wt%,氧化石墨烯濃度為1wt%;(3)納米Fe3O4分散液配制:將可溶于水的納米Fe3O4溶于去等離子水和酒精溶液混合液內(nèi),超聲處理3小時得到分布均勻的納米Fe3O4溶液,納米Fe3O4濃度為0.1%,酒精及等離子水的體積比為1:5,納米Fe3O4粒度5-30nm;(4)利用真空吸濾裝置制備雜化夾芯薄膜,先取氧化石墨烯-碳納米管分散液體積的1/2,加入真空吸濾裝置的上容器進行真空吸濾,將吸濾完成時,加入納米Fe3O4分散液進行吸濾,要吸濾完成時再加入剩余的氧化石墨烯-碳納米管分散液,直到吸濾結(jié)束;(5)將碳納米管/氧化石墨烯/納米Fe3O4雜化薄膜連同濾膜一同放入兩片不銹鋼模具壓實,放入真空烘箱內(nèi),200℃固化8小時,取出后剝?nèi)V膜即可,碳納米夾芯薄膜的電導(dǎo)率可達到100-5000S/m。