石墨烯复合材料介电性能及应用研究

摘要

石墨烯及其复合材料具有优异的力学和电输运性能以及稳定的化学性能，在电子器件、储能材料、电池、电磁屏蔽与隐身等领域具有广泛应用。通过改变石墨烯材料的物理与化学结构可以大范围调控材料的介电性能，从而有效操纵在其中传输的电磁波能量，在可穿戴器件和微波通信技术领域具有较高的应用潜力。本文研究了石墨烯材料在不同电磁波频段的介电性能，探索了石墨烯材料在高灵敏湿度传感和宽带微波吸收方面的应用。
　　在kHz波段，研究了环境湿度对石墨烯多孔材料介电性能的影响规律。发现石墨烯材料的介电损耗具有高灵敏度的湿度响应特性，介电损耗的湿度传感灵敏度分别达到介电常数的29倍，直流电导率的13倍，高于文献报道的其他石墨烯材料湿度传感器灵敏度。这种湿度传感的高灵敏响应的原因是，石墨烯多孔材料在湿度环境容易吸附水分子，孤立的导电区域被水团簇连接成新的局部导电网络，从而产生高的介电损耗。这种石墨烯传感器可以通过加载力学形变进行灵敏度调制，而且其传感性能长期稳定可重复，在高性能湿度传感领域具有很高的应用价值。
　　在GHz波段，系统研究了石墨烯复合材料的介电性能，利用原位自组装技术和结构设计，制备了一种基于石墨烯/无纺布复合材料的宽频吸波材料，其RL＜-10dB(90％吸收)频带覆盖2-40GHz和75-110GHz，是目前文献报道的吸波频带最宽的吸波材料。而且宽而具有很高的微波吸收强度，RL＜-15dB(97％吸收)强吸收带宽达到62.74GHz。基于上述实验结果，从理论上提出了双层图案化结构吸波材料的多谐振宽带吸波的耦合机理，为宽频吸波体的设计提供了理论基础。此外该柔性石墨烯复合材料具有稳定的吸收性能与良好的形状自恢复性能，可以满足多功能宽频微波吸收的应用需求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 石墨烯性能

1．3 石墨烯材料的应用

1．4 本论文的研究内容

第二章 石墨烯材料的制备及介电性能

2．2 石墨烯泡沫的制备及介电性能

2．3 石墨烯复合材料制备与介电性能

2．4 本章小结

第三章 石墨烯材料的高灵敏度湿度传感

3．1 前言

3．2 氧化石墨烯泡沫的微观结构表征

3．3 氧化石墨烯泡沫的湿度传感性能

3．4 本章小结

第四章 石墨烯复合材料的宽频吸收性能

4．1 前言

4．2 宽频带吸波体理论研究

4．3 石墨烯基结构吸波体的制备与表征

4．4 石墨烯基复合材料与吸波体的吸收性能

4．5 石墨烯多功能宽频吸波体

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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