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制备轻质高效吸波材料对吸波剂有两个基本要求,第一,吸波剂本身具有显著的电磁波耗散能力,第二,吸波剂具有低的密度。石墨烯具有密度低、导电性好,介电性能高及比表面积大等优点,有望在含量较低的情况下实现良好吸波性能,得到轻质高效吸波材料。本研究拟从电磁波耗散机制及阻抗匹配角度综合考虑,通过对石墨烯基复合材料的组分,结构及分散性能进行调控和优化,制备得到系列石墨烯基轻质、高效吸波材料,为轻质高效吸波材料提供一定的实验支持和理论依据。主要研究内容如下:1.在醇体系中,采用化学还原法,同步实现镍离子(Ni2+)和氧化石墨烯(GO)还原,得到不同比例的Ni/RGO(还原氧化石墨烯)复合材料Sp S2和S3(Ni与GO质量比分别为1:1,2:1和5:1)。借助原位复合,Ni纳米颗粒和RGO相互隔离,实现了 Ni纳米颗粒和RGO均匀分散及二者之间界面结合,赋予材料更多耗散机制。将制备得到的复合材料S1,S2和S3与石蜡按一定的比例均匀混合,电磁性能结果表明当填料含量为10 wt.%时,Ni/RGO复合材料随RGO 比例减小吸波效果依次增强,当Ni:GO=5:1(S3)时,该石蜡基复合材料的反射率(RL)小于-10 dB的有效频段宽度达8.4 GHz,在8.08 GHz处RL达-21.67 dB。当复合材料中RGO 比例提高时,材料的介电损耗增强,但阻抗匹配变差,使电磁波容易在吸波材料表面反射难以耗散,吸波性能降低。为了进一步验证上述结论,研究S1不同填料含量对吸波性能影响(填料含量分别为:2 wt.%、3 wt.%、5.7 wt.%和10 wt.%)。结果表明,随着填料含量提高,材料的介电损耗增强,当填料含量为3 wt.%时,RL可达-18.75 dB且RL<-10 dB的有效频段宽度达10.96 GHz。2.当RGO本身的介电损耗足够高且在基体中可以很好的分散,有望在较低填料含量条件下体现出较好的吸波性能,为轻质高效电磁波吸收材料研究提供新思路。本研究借助于简单的水热法,制备得到不同孔道结构的RGO气凝胶。将制备得到的RGO气凝胶作为填料制备石蜡基复合材料研究其电磁性能。结果表明,在同样填料含量条件下(1.7 wt.%),RGO气凝胶孔道结构越大,RGO片的分散性越好,其吸波性能越佳。孔道结构最大的RGO气凝胶S5的RL可达-15.44 dB,在6-14.44 GHz波段范围内RL均小于-10 dB。进一步优化S5性能,当填料含量仅为2 wt.%,在11.84 GHz处RL为-20.94 dB,RL<-10 dB的有效吸波频带为12.88 GHz。3.鉴于RGO本身的电磁波耗散能力有限,进一步提高其电磁波耗散能力且并满足阻抗匹配对提高石墨烯基材料的吸波性能尤为重要。本研究利用水热法,原位制备得到Fe304/RGO复合材料。磁性纳米组分的原位引入,一方面有利于实现复合材料介电损耗和磁损耗的协同效应,赋予材料更多耗散能力;另一方面,有利于实现阻抗匹配调控,实现高效吸波材料制备。结果表明当填料含量为5 wt.%时,复合材料的RL可达-48.76 dB,在5.6-18 GHz波段范围内RL均小于-10 dB。进一步分析表明,由于RGO导电性强且磁性组分含量相对较低,复合材料的磁损耗难以体现。为了解决这一矛盾,基于电磁波耗散机制和阻抗匹配机理,在Fe304/RGO中引入适量透波材料Si02来实现电磁性能的进一步调控。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,利用水热反应制备得到不同Si02含量的Fe3O4/RGO/Si02三元复合材料。结果表明,当加入0.5 mL正硅酸乙酯,在填料含量为20 wt.%时吸波材料在高频率下体现出一定的磁损耗及较低的介电损耗,同时满足阻抗匹配和吸波性能的要求,复合材料在12 GHz处RL可达-33.51 dB,RL<-10 dB的频段宽度可达 12.8 GHz(5.2-18 GHz)。本研究以RGO为研究对象,综合考虑电磁波耗散能力与阻抗匹配性能,借助于材料的组分和结构调控实现材料电磁性能优化,实现了系列RGO基轻质高效电磁波吸收材料的设计制备。该研究不仅为RGO在电磁波吸收领域中的应用研究提供了实验及理论依据,也为轻质高效吸波材料的设计制备提供了新的设计思路。