石墨烯改性脱硫石膏基吸波材料的制备及性能研究

摘要

为减少人类居住环境中的电磁辐射，优化电磁环境，同时解决我国工业副产石膏应用领域窄、利用率且附加值低的难题。本文以脱硫石膏为原材料，采用石墨烯对其进行吸波功能化改性，制备出石墨烯改性脱硫石膏基复合材料。并从吸波性能、力学性能、微观结构等方面分析了石墨烯以及羟基铁粉吸波剂对石墨烯改性脱硫石膏基吸波材料的影响。研究结果表明，改性石膏基复合材料的吸波性能随石墨烯掺量的增加而增加；当石墨烯掺量为1.0 wt.%,羟基铁粉掺量为15 wt.%时，改性脱硫石膏基复合材料在10～18 GHz的最低RL值为-37.2 dB;石墨烯改性石膏基吸波材料随其厚度的增加，吸波性能呈先增加后减小趋势，厚度为20 mm时在频率2～6 GHz范围内RL值为-16.5 dB。然而，随着石墨烯与铁氧体的掺入，改性脱硫石膏基复合材料的抗压强度呈现先增加后减小的趋势，体系密度逐渐增大；当石墨烯掺量为0.5 wt%,羟基铁粉掺量为15 wt.%时，改性脱硫石膏基复合材料的抗压强度最高，较空白样增加14%,体积密度为1 190 kg·m^-3。本文研究内容可为功能型脱硫石膏基复合材料的研究与应用提供理论指导。

关键词

石墨烯 / 脱硫石膏 / 吸波性能 / 抗压强度 / 体积密度

基金资助

国家自然科学基金项目(52102024); 河南省大学生创新创业训练计划项目(202311070007); 河南省本科高校青年骨干教师培养计划项目(2023GGJS163)