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3D多孔结构石墨烯复合气凝胶,由于其密度低、耐腐蚀、比表面积大和优异的导电性在电磁屏蔽与吸波材料等领域中展现出巨大的应用前景。本文利用冷冻干燥与高温还原处理相结合制备石墨烯复合气凝胶,通过添加不同的组成物质和微观结构的设计,调节样品的介电损耗/磁损耗、电/介电性能之间的协同效应,分析样品性能、成分和结构三者之间的相关性,并研究复合气凝胶的吸波性能和相应的吸波机理。首先我们利用CNTs具有优越的电化学性能、耐热抗氧化、介电性能可控、稳定性好的优点,通过高温还原法制备CNTs/rGO复合气凝胶,研究了不同CNTs含量对三维多孔结构CNTs/rGO复合气凝胶的微波吸收特性的影响。实验数据表明含有33.3%CNTs/rGO复合气凝胶在21.7 GHz处,最小反射损耗值(RL)为-50.1 dB。良好的微波吸收性能归结于三维多孔结构产生的良好的阻抗匹配性,这种三维多孔结构不仅可以调节介电常数而且还可以引起反射和散射,从而消耗了更多的能量。紧接着,利用CoNi合金耐高温、耐腐蚀以及高磁导率和饱和磁化强度等优点,制备出多孔结构的CoNi/rGO复合气凝胶。其中,含有50%CoNi/rGO复合气凝胶在吸波层厚度为3.2 mm时,在18.3 GHz条件下,最小RL值可以达到-22.5 dB。由此可以看出,CoNi/rGO复合材料具有良好的介电损耗和磁损耗,可以有效地将电磁能转化为热能并衰减微波;同时,CoNi合金的引入可以有效地调节样品的阻抗匹配,从而导致更多的微波吸收和更少的反射;此外,CoNi/rGO气凝胶的多孔结构还有助于界面极化和散射,以增强微波吸收。最后,我们结合磁性金属CoNi和导电填料CNTs的优异性能,制备出三维多孔CoNi/CNTs/rGO复合气凝胶。实验表明,所获得的三维多孔结构有助于增强微波吸收能力,同时,使得CoNi/CNTs/rGO复合材料三相之间可以有效的发挥介电损耗和磁损耗间的协同作用,当吸收层厚度为1.5 mm,在25.7 GHz处,含有33.3%CoNi/CNTs/rGO复合材料最小RL为-54.7 dB,有效带宽(RL<-10 dB,90%微波耗散)在K波段全频覆盖。由于CoNi/CNTs/rGO复合材料具有很强的匹配性和较强的耗散能力,特殊的多孔结构也有助于微波吸收,从而引起微波多次反射和散射。因此,所制备的多孔结构CoNi/CNTs/rGO复合气凝胶可以为宽带,强吸收和薄微波吸收器的设计带来新的思路。