铁氧体石墨烯复合材料方案教材VIP免费

导热/吸波复合材料的制备研究实验目的：随着电子设备小型化、集成化进程的加快，散热问题与电磁干扰可能发生在电子设备空间的任何部位，严重时甚至影响设备的正常工作甚至死机。使用导热垫片可以有效的将多余的热量散发出去，使芯片不至于过热。由于电子设备的空间非常狭小，使用导热垫片就已经占据了一定的空间，结构上很难有多余的空间使用吸波材料。所以，在考虑到导热这个主要问题的时，也要到兼顾电磁干扰，而导热型电磁波吸收片正好解决了这两个问题。设计方案：纯石墨烯是一种仅一个原子厚的结晶体，厚度为0.35nm左右，基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，是目前最理想的二位纳米材料。其具有超薄、超坚固和超强导热导电性能等特性和优异的力学性能，可望在高性能电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。石墨烯具有极高导热系数，近年被用于散热方面，在散热片中嵌入石墨烯或数层石墨烯，可使得其局部热点温度大幅下降。各种常用导热材料的导热系数如下表一。表一几种常用导热材料的导热系数材料名称导热系数/W·m-1K-1银429常用金属铜401金317铝337GTS（导热石墨片）1500~1700碳材料CNT（s）3000~3500金刚石1000~2200石墨烯4000~6600其他硅胶锶铁氧体材料属于六角晶系磁铅石型铁氧体，其化学式为SrO·6Fe2O3，具有单异磁化轴，并且其频率特性好(其相对磁导率较大，而相对介电常数较小)，适合制作匹配层，在低频率拓宽频带方面，具有良好的应用潜力。并且原料丰富、平均售价低、性价比高、工艺简便成熟、抗退磁性能优良，又不存在氧化问题，在很多领域仍是理想的永磁材料。刘延坤等采用溶胶凝胶自蔓延法获得了M型钡铁氧体，研究了频率6～18GHz范围，预测其最佳匹配厚度为3.5mm，最小反射损耗达-13.5dB，反射损耗小于-10dB的带宽为0.7GHz。李国显等采1~3用肼还原原位生成法制备了石墨烯-Fe3O4复合材料,当石墨烯与Fe3O4的含量比为10:8，石墨烯-Fe3O4复合材料的匹配厚度在2.0~4.0mm变化时,反射损耗均大低于-20dB。综上所述，M型钡铁氧体具有很好的开发应用前景。综合石墨烯优良的导热性能和锶铁氧体的吸波性，将两种材料复合为导热吸波材料的吸波剂，发挥各自的优良特性。由于锶铁氧体具有比较好的磁导率，并且适合做匹配层，把锶铁氧体包覆到石墨烯上，这样既具有了结构上的层次感，增大了对电磁波的吸收率，又解决了石墨烯容易发生团聚的问题，使石墨烯均匀的分布到吸收剂中。实验方案：石墨烯的表面处理表面处理形成表面有机官能团的石墨烯铁氧体包覆的石墨烯粉体锶铁氧体片状石墨烯有机官能团SrFe12O19交联剂必须解决的问题主要是针对石墨烯。首先，由于石墨烯存在很强的范德华力、具有比表面积大、表面能高等特性，导致极易产生团聚，使其在聚合物中很难均匀分散；其次，石墨烯的化学活性低，在制备复合材料时很难与基体形成有效结合；另外，碳纳米管很难与基体形成有效的界面结合和实现有效的承载转换。为了提高石墨烯和铁氧体之间界面结合力，对石墨烯粉体进行表面处理，在其表面加一些有机官能团，这样既能增大结合力，又能均匀的分布到溶剂中（特别是有机溶剂）。另外要想达到包覆的效果，就得石墨烯与锶铁氧体亲密结合，但是石墨烯与铁氧体结合力并不高，并且混合粉末经过烧结能结晶细化，然而石墨烯在空气中200~300℃下就会被氧化，所以要把石墨烯与氧气隔绝开来。简单的把石墨烯粉末与铁氧体混合，再机械研磨，不仅达不到包覆的效果，还可能发生石墨烯的团聚，也不能烧结。以原料硝酸铁，柠檬酸等原料用溶胶凝胶法制备锶铁氧体，在开始阶段把石墨烯加入到反应物中，使石墨烯分布均匀，充分反应，冷却得到干凝胶，燃烧得到石墨烯/铁氧体复合粉体，在煅烧结晶化。制备过程：实验药品：石墨烯（导热性）、浓硝酸、蒸馏水实验设备：烧杯、玻璃棒、滤纸或滤膜、真空烘箱、烧瓶、超声搅拌装置、磁力搅拌装置第一步：对石墨烯的表面处理①纯化处理：由于石墨烯在制备过程中都伴随有无定形碳颗粒，石墨微粒，这些杂质的存在直接影响到石墨烯的应用研究和性能测试，所以在与铁氧体粉末复合前有必要对其进行纯化处理。将石墨烯加...