黄玉炜等：Co掺杂对RG0/FeO,复合材料组织结构和吸波性能的影响 ·855. 反射损耗如下公式所示2]： (b)为钴掺杂的RGO/Fe3O,复合材料的反射率图， R,.=201g 经 当d=2.00mm时，在16.08GHz处达到最大反射损 (5) 耗-15.22dB,反射损失低于-10dB的有效吸收频 其中，Z是输入阻抗， 带达4.24GHz,当d=2.50mm时，在12.08GHz处 2.-ml2as1 达到最大反射损耗-19.21dB,反射损失低于-10 (6) dB的有效吸收频带达3.92GHz.经Co掺杂后在匹 其中，f为入射电磁波频率，c为光速，d为匹配层厚 配厚度d=2.00mm时，最大反射损耗提高3.44dB, 度，R为反射损耗.根据所测的电磁参数，利用计算 有效吸收频带拓宽2.88GHz.在匹配厚度d=2.50 机模拟反射率，图7(a)为RGO/Fe3O,复合材料的 mm时，最大反射损耗提高8.45dB,有效吸收频带 反射率图，当d=2.00mm时，在17.49GHz处达到 拓宽2.73GHz.多元复合材料相对二元材料而言， 最大反射损耗-11.78dB,反射损失低于-10dB的 界面数增加，在外电场作用下产生界面极化效应增 有效吸收频带达1.36GHz,当d=2.50mm时，在 强.磁性Co粉、Fe,0,和Co0,为复合材料提供磁 14.09GHz处达到最大反射损耗-10.76dB,反射损 滞损耗、涡流损耗和多重散射，因此，C0摻杂提高复 失低于-10dB的有效吸收频带达1.19GHz.图7 合材料电损耗和磁损耗能力，吸波性能提升 (a (b) -4 6 -10 -8 匹配层厚度 匹配层厚度 -10 -1.5mm -1.5mm 。-2.0mm ▲-2.5mm -15 -2.0mm -12 ▲-2.5nmm -3.0mm 3.0mm -3.5mm 4-3.5mm -14 6 810121416 18 -20 10121416 18 频率/GHz 频率/GHz 图7Co掺杂前后的RGO/Fe3O4复合材料反射率图.(a)RGO/Fe3O4:(b)RGO/Fe3O/Co Fig.7 RL values of RGO/Fe,0 composites absorber before and after Co-doping:(a)RGO/Fe,0;(b)RGO/Fe0/Co absorbing materials.Surf Technol,2013,42(4):104 3结论 (刘祥萱，陈鑫，王煊军，等。磁性吸波材料的研究进展.表 面技术，2013,42(4)：104) (1)采用水热法分别制备了RGO/Fe,0O,复合 [2]Pang J F,Ma X J,Xie X Y.Research progress of microwave ab- 材料和Co掺杂RGO/Fe3O,复合材料.扫描电镜分 sorption materials.Electron Compon Mater,2015,34(2):7 析表明，RGO/Fe,0,复合材料中，FeO,纳米颗粒均 (庞建蜂，马喜君，谢兴勇.电磁吸被材料的研究进展.电子 匀负载在RG0表面，粒径约100nm;Co、Fe,0,和Co 元件与材料，2015,34(2)：7) 的氧化物和碳酸盐弥散分布在Co掺杂RGO/FeO, [3] Zhang J,Zhang W Y,Xi Z P.Development of stealth radarwave 复合材料的RG0表面及层间. absorbing materials.Rare Met Mater Eng,2008,37(Suppl 4): 504 (2)掺杂Co元素的RGO/FeO,复合材料由于 (张健，张文彦，奚正平.隐身吸波材料的研究进展.稀有金 磁性Co的引入以及Co在RG0表面和层间形成良 属材料与工程，2008,37（增刊4）：504) 好的导电通道，多种纳米磁性颗粒复合增加了界面 [4]Xu J S,Zhou W C.Luo F,et al.Research progress on radar 极化效应，提高阻抗匹配，拓宽了有效吸收频带宽 stealth technique and radar absorbing materials.Mater Rev,2014, 度.当匹配厚度d=2.00mm时，最大反射损耗提高 28(5):46 3.44dB,有效吸收频带拓宽2.88GHz:当匹配厚度 (徐剑盛，周万城，罗发，等。雷达波隐身技术及雷达吸波材 料研究进展.材料导报，2014,28(5)：46) d=2.50mm时，最大反射损耗提高8.45dB,有效吸 [5]Xing Y,Liu M,Hong C.et al.Adsorption performance and ki- 收频带拓宽2.73GHz. netics of organobentonite modified with graphene.Chin Eng, 2016,38(3):438 参考文献 (邢奕，刘敏，洪晨，等.石墨烯改性有机膨润土吸附性能及 [1]Liu XX,Chen X,Wang X J,et al.Recent progress in magnetic 其动力学.工程科学学报，2016,38(3)：438)黄玉炜等: Co 掺杂对 RGO/ Fe3O4 复合材料组织结构和吸波性能的影响 反射损耗如下公式所示[24] : RL = 20lg Zin - 1 Zin + 1 (5) 其中,Zin是输入阻抗, Zin = 滋r 着r tanh [j 2仔df c 滋r着r ] (6) 其中,f 为入射电磁波频率,c 为光速,d 为匹配层厚 度,RL为反射损耗. 根据所测的电磁参数,利用计算 机模拟反射率,图 7( a) 为 RGO/ Fe3O4 复合材料的 反射率图,当 d = 2郾 00 mm 时,在 17郾 49 GHz 处达到 最大反射损耗 - 11郾 78 dB,反射损失低于 - 10 dB 的 有效吸收频带达 1郾 36 GHz,当 d = 2郾 50 mm 时,在 14郾 09 GHz 处达到最大反射损耗 - 10郾 76 dB,反射损 失低于 - 10 dB 的有效吸收频带达 1郾 19 GHz. 图 7 (b)为钴掺杂的 RGO/ Fe3O4 复合材料的反射率图, 当 d = 2郾 00 mm 时,在 16郾 08 GHz 处达到最大反射损 耗 - 15郾 22 dB,反射损失低于 - 10 dB 的有效吸收频 带达 4郾 24 GHz,当 d = 2郾 50 mm 时,在 12郾 08 GHz 处 达到最大反射损耗 - 19郾 21 dB,反射损失低于 - 10 dB 的有效吸收频带达 3郾 92 GHz. 经 Co 掺杂后在匹 配厚度 d = 2郾 00 mm 时,最大反射损耗提高 3郾 44 dB, 有效吸收频带拓宽 2郾 88 GHz. 在匹配厚度 d = 2郾 50 mm 时,最大反射损耗提高 8郾 45 dB,有效吸收频带 拓宽 2郾 73 GHz. 多元复合材料相对二元材料而言, 界面数增加,在外电场作用下产生界面极化效应增 强. 磁性 Co 粉、Fe3O4 和 Co3O4 为复合材料提供磁 滞损耗、涡流损耗和多重散射,因此,Co 掺杂提高复 合材料电损耗和磁损耗能力,吸波性能提升. 图 7 Co 掺杂前后的 RGO/ Fe3O4 复合材料反射率图. (a) RGO/ Fe3O4 ;(b) RGO/ Fe3O4 / Co Fig. 7 RL values of RGO/ Fe3O4 composites absorber before and after Co鄄doping:(a) RGO/ Fe3O4 ; (b) RGO/ Fe3O4 / Co 3 结论 (1)采用水热法分别制备了 RGO/ Fe3O4 复合 材料和 Co 掺杂 RGO/ Fe3O4 复合材料. 扫描电镜分 析表明,RGO/ Fe3O4 复合材料中,Fe3O4 纳米颗粒均 匀负载在 RGO 表面,粒径约 100 nm;Co、Fe3O4 和 Co 的氧化物和碳酸盐弥散分布在 Co 掺杂 RGO/ Fe3O4 复合材料的 RGO 表面及层间. (2)掺杂 Co 元素的 RGO/ Fe3O4 复合材料由于 磁性 Co 的引入以及 Co 在 RGO 表面和层间形成良 好的导电通道,多种纳米磁性颗粒复合增加了界面 极化效应,提高阻抗匹配,拓宽了有效吸收频带宽 度. 当匹配厚度 d = 2郾 00 mm 时,最大反射损耗提高 3郾 44 dB,有效吸收频带拓宽 2郾 88 GHz;当匹配厚度 d = 2郾 50 mm 时,最大反射损耗提高 8郾 45 dB,有效吸 收频带拓宽 2郾 73 GHz. 参 考 文 献 [1] Liu X X, Chen X, Wang X J, et al. Recent progress in magnetic absorbing materials. Surf Technol, 2013, 42(4): 104 (刘祥萱, 陈鑫, 王煊军, 等. 磁性吸波材料的研究进展. 表 面技术, 2013, 42(4): 104) [2] Pang J F, Ma X J, Xie X Y. Research progress of microwave ab鄄 sorption materials. Electron Compon Mater, 2015, 34(2): 7 (庞建峰, 马喜君, 谢兴勇. 电磁吸波材料的研究进展. 电子 元件与材料, 2015, 34(2): 7) [3] Zhang J, Zhang W Y, Xi Z P. Development of stealth radarwave absorbing materials. Rare Met Mater Eng, 2008, 37 ( Suppl 4): 504 (张健, 张文彦, 奚正平. 隐身吸波材料的研究进展. 稀有金 属材料与工程, 2008, 37(增刊 4): 504) [4] Xu J S, Zhou W C, Luo F, et al. Research progress on radar stealth technique and radar absorbing materials. Mater Rev, 2014, 28(5): 46 (徐剑盛, 周万城, 罗发, 等. 雷达波隐身技术及雷达吸波材 料研究进展. 材料导报, 2014, 28(5): 46) [5] Xing Y, Liu M, Hong C, et al. Adsorption performance and ki鄄 netics of organobentonite modified with graphene. Chin J Eng, 2016, 38(3): 438 (邢奕, 刘敏, 洪晨, 等. 石墨烯改性有机膨润土吸附性能及 其动力学. 工程科学学报, 2016, 38(3): 438) ·855·