等离子体驱动制备超轻纳米复合材料用于5–70 GHz吸收主导型电磁屏蔽

《Nanomaterials》：Advanced N-Graphene-Based Electromagnetic Shields via Microwave Plasma Induced Synthesis

　　

摘要

本文提出了一种等离子体驱动的策略，用于在5–70 GHz频率范围内可控地制备具有吸收主导型电磁屏蔽性能的超轻纳米复合材料。所制备的纳米复合材料在5–25 GHz频率范围内的平均微波吸收率超过60%，在25–70 GHz频率范围内超过70%，同时保持2 mm的恒定厚度和15 wt%的固定填料含量。等离子体驱动的纳米尺度工程和多相杂化协同增强介电和磁损耗机制，从而在C波段（2.1 GHz）、Ku波段（3.4 GHz）、Ka波段（8 GHz）和V波段（4 GHz）实现有效吸收带宽。等离子体工艺制备了独立式氮掺杂石墨烯片，其表面均匀装饰有Fe_xO_y、MnO_x和TiO_x纳米颗粒，随后将其掺入聚合物基体中。微波等离子体环境同时实现石墨烯纳米片合成、金属氧化物纳米颗粒形成、表面功能化、多相生成以及纳米颗粒在石墨烯骨架上的锚定。使用乙腈和微米级金属氧化物等低成本前驱体，该工艺可实现高达50 mg min^?1的生产速率。总体而言，这种一步等离子体驱动的方法为制造轻质、高性能电磁波吸收体提供了一条低成本、可扩展且高效的途径。