本文要点：

生产用于电波吸收具有成本效益的轻质多孔3D基于石墨烯的气凝胶

成果简介

具有出色的热性能，耐化学性和机械稳定性的轻型多功能电磁（EM）吸收材料对于航天，航空航天和电子设备及包装至关重要。因此，3D多孔石墨烯气凝胶引起了越来越多的兴趣。在本文中，我们提出了一种具有成本效益的轻质3D多孔石墨烯基气凝胶，用于吸收EM波，该气凝胶由填充有石墨烯纳米片（GNP）的聚偏二氟乙烯（PVDF）聚合物基体构成，并且显示了碳纳米管的热，电，机械性能可以通过适当选择加工温度来调节气凝胶，将加工温度控制在65°C或85°C。生产的GNP填充气凝胶具有出色的EM性能，可生产9.2GHz和6的吸收体。4GHz合格带宽，反射系数分别低于-10dB和-20dB。此外，这种气凝胶显示出优异的导热性，温度变化后体积没有任何明显的变化。最后，根据工艺参数，显示了获得疏水性气凝胶复合材料的可能性，从而防止了其EM和热性能受到环境湿度的影响，并实现了具有稳定响应的EM吸收剂。

图文导读

图1、（a）制备PVDF-GNP纳米复合气凝胶样品的示意性程序。由花瓣上的纯净PVDF（b）和载有GNP的PVDF（c）制成的轻质气凝胶样品。在分别由PVDF或加载GNP的PVDF制成的气凝胶样品的亲水表面（d）或疏水表面（e）上的水滴。（f）所生产的石墨烯基气凝胶样品的清单及其GNP浓度，密度和孔隙率值。

图2显示了在不同放大倍数下获得的所有生产的复合气凝胶的SEM图像。

图3、如图1（f）所示，对载有不同GNP含量的气凝胶样品进行的表征测试结果。（a）FTIR；（b）XRD；（c）导热系数与中高样品温度的关系。（d）导热系数测试后的体积减少百分比；（e，f）压缩测试与变形。（b）的插图突出显示了由于β相变导致的峰移。

图4、（a）所测得样品的压缩弹性模量和（b）直流电导率随GNP重量含量的变化。（c）测量的有效复介电常数的实部和（d）虚部，以及（e）从介电常数的虚部提取的交流电导率。（f）由材料G11A，G11B，G15A和G15B制成的吸收板的反射系数，该吸收板支撑在理想的导电表面上。

小结

提出了一种新的石墨烯基气凝胶复合材料，该材料以PVDF为聚合物基质，GNP为填充剂，用于电磁波吸收。开发了创新的生产工艺；它不需要化学修饰，也不需要GNP或聚合物链的功能化，并且它是绿色环保的，因为它不涉及使用酸或碱。所有生产的样品的密度和孔隙率均在石墨烯基聚合物复合气凝胶的数值范围内。

这项工作的新颖性有五个方面：

首先，生产的GNP填充复合气凝胶具有出色的EM特性，可以生产9.2GHz和6.4GHz合格带宽的吸收板，其反射系数分别在8÷10以下和-10dB以下18GHz频率范围。

其次，所获得的气凝胶在温度测试后显示出优异的导热性，并且没有任何可见的体积变化。

第三，取决于工艺参数，可以获得防水气凝胶复合材料，从而避免了其EM和热性能受到环境湿度的影响。

第四，提出的新生产工艺简单且可扩展，它不涉及使用任何酸，碱或表面活性剂，并且不需要填料功能化，既不是化学的，也不是物理的。

第五，我们表明在混合PVDF-DMF溶液和PVDF时适当设定加工温度可以调整气凝胶的热，电，机械性能，因为它会影响GNP掺入聚合物基质中。所有这些方面使得能够克服用于航空，航天和电子包装应用的现有技术的电磁波吸收器的局限性。