随着电子设备和5G通信技术的普及,电磁污染问题愈发严重,对设备运行和人类健康构成威胁。因此,开发新型轻质高性能微波吸收材料迫在眉睫。先进的微波吸收材料需具备薄厚度、宽吸收带宽、强吸收强度和低填充比等特点。还原氧化石墨烯(RGO)虽在微波吸收领域有广泛研究,但存在阻抗不匹配和电磁损耗机制单一等问题。近年来,三维多孔网络结构的RGO气凝胶作为轻质微波吸收剂备受关注。为增强其衰减能力,研究人员常将其与磁性、导电或介电组分结合。然而,制备具有宽带宽、低反射损耗和低填充比的基于石墨烯的复合气凝胶仍面临挑战。本文采用水热反应、高温煅烧和水热自组装三步法合成了氮掺杂还原氧化石墨烯/三氧化二钴(NRGO/Co3O4)复合气凝胶,该气凝胶具有独特三维多孔网络结构、极低体密度和良好压缩恢复性能。研究表明,当Co3O4添加量为15 mg时,复合气凝胶表现出最强吸收强度和宽吸收带宽,为制备基于RGO的多孔纳米复合材料作为轻质、高效、宽带微波吸收剂提供了新策略。
随着5G技术普及和电子设备激增,电磁污染已成为威胁设备运行和人类健康的重大问题。本研究通过水热-煅烧-自组装三步法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯/三氧化二钴(NRGO/Co3O4)复合气凝胶,该材料具有三维多孔结构(密度0.028 g/cm³)、优异压缩回弹性(90%应变后恢复率>90%)和卓越吸波性能。实验表明,当Co3O4添加量为15mg时,材料在2.13mm厚度、15wt.%填充比下实现-62.78dB最强吸收(99.9999%能量耗散)和5.5GHz带宽,2.24mm时更可达6.32GHz(覆盖Ku波段)。相比纯RGO气凝胶存在的阻抗失配问题,该复合材料通过构建多级异质界面,协同界面极化/偶极极化/传导损耗机制,同时优化阻抗匹配特性。研究为开发"薄-宽-强-轻"新型吸波材料提供了可行方案,其性能指标(如-62.78dB@2.13mm)显著优于多数文献报道的碳基复合材料。
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图1. NRGO/Co3O4复合气凝胶的制备流程示意图
解析:
制备流程概述:
· 该图展示了通过一系列化学反应步骤制备NRGO/Co3O4复合气凝胶的流程。
具体步骤:
第一步:溶剂热反应与高温煅烧:
· 首先,通过溶剂热反应合成前驱体。这通常涉及将含有钴源(如CoCl₂·6H₂O)、钠源(如NaCl)和尿素(如(CH₂)₆N₄)的溶液在密封容器中高温高压下反应。
· 反应结束后,对所得前驱体进行洗涤和干燥处理。
· 随后,将前驱体在高温(如400°C)下进行煅烧,以得到花状的三氧化二钴(Co₃O₄)颗粒。
· 第二步:水热自组装:
· 将一定质量的Co₃O₄颗粒分散到氧化石墨烯(GO)的水分散液中。
· 通过调节pH值并加入氨水(NH₃·H₂O)以促进氮掺杂和GO的还原。
· 将混合液再次置于密封容器中,在高温(如120°C)下进行水热反应,使GO还原为还原氧化石墨烯(RGO),并与Co₃O₄颗粒自组装成复合水凝胶。
· 第三步:透析与冷冻干燥:
· 将所得复合水凝胶在乙醇/水溶液中进行透析处理,以去除未反应的物质和杂质。
· 最后,通过冷冻干燥技术去除水凝胶中的水分,得到具有三维多孔网络结构的NRGO/Co₃O₄复合气凝胶。
图示说明:
· 图1通过流程图的形式直观地展示了从原料到最终产品的整个制备过程,包括各个关键步骤和所涉及的化学反应。
· 图中还标注了各步骤中的主要产物和所使用的反应条件,有助于读者理解整个制备流程的细节。
通过以上解析,可以看出Fig.1不仅提供了NRGO/Co₃O₄复合气凝胶制备的直观流程,还揭示了其制备过程中的关键步骤和化学反应原理。
图 2. 样品S1-S4的XRD图谱 (a),Co₃O₄ 和 S1-S4 的拉曼光谱 (b),S1-S4 的 FTIR 光谱 (c),S2-S4 的 TGA 曲线 (d);S3 的 XPS 谱图:全谱扫描 (e),C 1s 谱 (f),N 1s 谱 (g),O 1s 谱 (h),Co 2p 谱 (i)。
图 2 是一个组合图,展示了作者对制备的材料进行的系统结构表征和成分分析。
· (a) XRD: 证明Co₃O₄晶相存在以及RGO的结构。
· (b) Raman: 评估碳材料的石墨化程度(ID/IG比值)和Co₃O₄的特征峰。
· (c) FTIR: 识别样品中的官能团和化学键(如C-O, Co-O等)。
· (d) TGA: 定量分析复合气凝胶中Co₃O₄的含量(S2-S4)。
· (e-i) XPS:
· (e) 全谱: 定性证明S3样品含有Co, N, O, C元素。
· (f) C 1s: 分析碳的化学环境。
· (g) N 1s: 关键证据,证明氮元素成功掺杂到RGO晶格中及其掺杂类型。
· (h) O 1s: 分析氧的化学环境,包含来自Co₃O₄和氧化石墨烯/还原氧化石墨烯的氧。
· (i) Co 2p: 确认钴主要以Co²⁺和Co³⁺形式存在(即Co₃O₄的特征)。
该图表标题(修正后)清晰地描述了图2所包含的全部内容:通过多种表征手段(XRD, Raman, FTIR, TGA, XPS)对NRGO/Co₃O₄复合气凝胶及其对照组(S1-S4)进行的详细结构、成分和表面化学态分析,特别是聚焦于证明复合物的成功制备、氮掺杂的存在以及Co₃O₄的形态和含量。子图 (g) N 1s 谱对证明氮掺杂至关重要。
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图 3. 不同样品的SEM图像:前驱体 (a),Co₃O₄ (b),S1 (c)-(e),S2 (f)-(k),S3 (l)-(s),S4 (t)-(y)。
· 图 3 是一个 大型组合图,通过大量的 SEM 图像系统地表征了实验中涉及的所有关键样品(前驱体、纯Co₃O₄颗粒、纯RGO气凝胶以及不同Co₃O₄含量的复合气凝胶)的 微观形貌特征。
· 它直观展示了:
· 1、花状 Co₃O₄ 颗粒的形成过程(前驱体 -> Co₃O₄)。
· 2、纯 RGO 气凝胶(S1)的三维多孔网络结构。
· 3、Co₃O₄ 颗粒如何负载在/嵌入到 RGO 的三维骨架中形成复合材料(S2, S3, S4)。
· 4、不同 Co₃O₄ 添加量对复合材料整体微观结构、孔隙率以及 Co₃O₄ 分散状态的影响。特别是最优样品 S3 的详细结构。
· 5、这些微观结构信息对于理解材料的微波吸收性能(如界面极化、多重反射散射)至关重要。
该图表标题(修正后)清晰地描述了图3的核心内容:利用扫描电子显微镜 (SEM) 详细观察和对比了花状 Co₃O₄ 制备过程中的前驱体、最终获得的纯 Co₃O₄ 颗粒、纯 NRGO 气凝胶 (S1) 以及不同 Co₃O₄ 含量的 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶 (S2, S3, S4) 的微观形貌。其中,性能最优的 S3 样品表征最为详尽。这些图像是论证复合材料成功构建三维多孔网络结构和理解其优异吸波性能的关键证据。
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图 4. S3 样品的 TEM 图像 (a)、HRTEM 图像 (b 和 c)、暗场像 (d) 以及 EDS 元素面分布图 (e-h)。
图 4 是深入表征 S3 样品微观结构、晶体结构和元素分布的核心证据图。通过 TEM、HRTEM、暗场像和 EDS 面扫技术,
该图:1、形貌上:展示了 NRGO 片层负载花状 Co₃O₄ 颗粒的复合结构及异质界面 (a)。
2、结构上:通过 HRTEM (b, c) 确认了 Co₃O₄ 的晶相和晶格结构,以及清晰的异质界面。
3、成分上:通过 EDS Mapping (e-h) 无可辩驳地证明了 Co₃O₄ 颗粒(Co, O)均匀分散在氮掺杂还原氧化石墨烯(C, N)骨架网络上,实现了两相在纳米尺度的均匀复合。这对于理解材料的性能和机理(如界面极化)至关重要。暗场像 (d) 则辅助了选区或相分布的观察。
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图 5. 反射损耗的频率依赖性曲线、反射损耗的 3D 图谱和 2D 等高线图:(a-c) S1, (d-f) S2, (g-i) S3, (j-l) S4。
解析:
1、图表核心:
· *图 5 展示了所有样品 (S1, S2, S3, S4) 的 微波吸收性能 核心测试结果。
· *核心性能指标是 反射损耗 (Reflection Loss, RL),单位通常是 dB (分贝)。RL 值越低(负得越多),表示吸收性能越好。
· *图表通过 三种互补的可视化方式 全面展示每个样品的吸波性能随 频率 和 样品厚度 的变化规律。
· 2、具体子图内容与意义(每组样品包含三个子图 a-c, d-f 等):
· *子图 X(a), X(d), X(g), X(j) (例如 a, d, g, j): Frequency Dependence of Reflection Loss (反射损耗的频率依赖性曲线)
· *形式: 通常是在 特定厚度(或多个代表性厚度) 下,反射损耗 (RL/dB) 随 频率 (GHz) 变化的 二维曲线图 (2D line plot)。
· *关键信息:
· 最低反射损耗值 (Minimum RL): 曲线的最低点,代表该厚度下能达到的最强吸收强度(例如 RL_min = -50 dB)。
· 有效吸收带宽 (Effective Absorption Bandwidth, EAB): 通常指 RL ≤ -10 dB (即达到90%吸收) 对应的频率范围宽度。带宽越宽,说明能有效吸收的频率范围越大。
· 匹配厚度 (Matching Thickness): 图中通常会画出不同厚度下的 RL 曲线,最低 RL 对应的厚度即为该频率点的最佳匹配厚度。
· *子图 X(b), X(e), X(h), X(k) (例如 b, e, h, k): 3D Plots of Reflection Loss (反射损耗的 3D 图谱)
· 形式: 以 频率 (GHz) 为 X 轴,样品厚度 (mm) 为 Y 轴,反射损耗 RL (dB) 为 Z 轴(或颜色映射的高度)绘制的 三维曲面图或伪彩色图。
· 关键信息:
· 直观展示最佳性能区域: 图中颜色最深(或曲面凹陷最深)的区域对应着最低的 RL 值,清晰地显示出在哪些 频率范围 和 厚度组合 下样品能达到最佳吸收效果。
· 评估厚度敏感性: 可以观察随着厚度变化,强吸收区域是如何移动和变化的,评估材料对厚度的依赖性。
· *子图 X(c), X(f), X(i), X(l) (例如 c, f, i, l): 2D Contour Maps (2D 等高线图)
· 形式: 以 频率 (GHz) 为 X 轴,样品厚度 (mm) 为 Y 轴,用 颜色等高线 表示 反射损耗 RL (dB) 的二维图。颜色越蓝/越深表示 RL 值越低(吸收越强)。
· 关键信息:
· 量化最佳性能区域: 等高线图能更精确地标定 RL ≤ -10 dB (常用等高线) 和 RL ≤ -20 dB (更强吸收) 等特定吸收水平的频率-厚度区域范围。
· 读取最佳参数: 可以清晰地读出在特定厚度下能达到的 RL_min 和 EAB,或者在特定 RL 阈值要求下所需的最小厚度和对应的频率范围。
· 比较不同材料性能: 这种图非常适合于直接对比不同样品(S1-S4)的性能优劣(如颜色深蓝区域的大小和位置)。
3、样品分组:
· (a-c) S1: 纯 NRGO 气凝胶 的吸波性能。
· (d-f) S2: 低 Co₃O₄ 含量 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶 的吸波性能。
· (g-i) S3: 中等 Co₃O₄ 含量 (15 mg, 最优) NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶 的吸波性能。根据上下文,预期 S3 的性能最好。
· (j-l) S4: 高 Co₃O₄ 含量 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶 的吸波性能。过高的 Co₃O₄ 含量可能导致阻抗失配,性能可能下降。
图 5 是论文中论证材料 微波吸收性能 最为关键的证据图。它系统地对比了纯 NRGO (S1) 和不同 Co₃O₄ 含量的复合气凝胶 (S2, S3, S4) 的吸波性能。通过 频率依赖曲线 (直观显示 RL_min 和 EAB)、3D 图谱 (展示性能与频率、厚度的三维关系) 和 2D 等高线图 (精确量化最佳性能区域和参数) 三种方式,全面揭示了:
1、复合材料的性能显著优于纯组分 (S1)。
2、Co₃O₄ 含量对性能有重要影响,存在一个 最优含量 (S3),此时复合材料展现出最强的吸收强度 (最低 RL) 和/或最宽的吸收带宽(最大 EAB)。
3、材料的最佳性能发生在特定的 频率范围和匹配厚度下。
该图是支撑论文核心结论(如 S3 具有优异的微波吸收性能)的最直接实验证据。
图 6. Co₃O₄的磁滞回线 (a);S1-S4的介电常数实部ε' (b)、虚部ε" (c)和介电损耗角正切tanδ (d)的频率依赖性;S1-S4的Cole-Cole曲线 (e);S1-S4的磁导率实部μ' (f)、虚部μ" (g)和衰减常数α (h)的频率依赖性;S1 (i), S2 (j), S3 (k), S4 (l)的阻抗匹配(|Zin/Z0|)等高线图。
图 6 是对材料内在 电磁特性、损耗机理 和 阻抗匹配特性 的深度解析,用于揭示图 5 中观察到的微波吸收性能差异的根本原因。该图揭示了:
损耗机制:
介电损耗 (ε", tanδ, Cole-Cole) 是复合材料主要的损耗机制,源于 RGO 的 导电损耗 和复合材料中丰富的 界面极化损耗 及其他弛豫损耗。
磁损耗 (μ") 非常微弱(Co₃O₄ 磁性弱),贡献很小。
S3 样品展现出最优的介电损耗特性(高 ε", tanδ,显著的Cole-Cole弛豫弧)和最高的衰减常数 α。
阻抗匹配:
最优样品 S3 在关键的频率和厚度组合下达到了最佳的 阻抗匹配 (|Zin/Z0| ≈ 1),使得入射电磁波能有效进入材料内部。
协同效应:
S3 优异的性能源于 强衰减能力(α) 和 良好阻抗匹配(|Zin/Z0|≈1) 的 协同作用。其他样品要么损耗不够强(S1),要么阻抗匹配较差(S2, S4),导致整体吸收性能不如 S3。
图 6 为理解复合材料微波吸收机理和优化材料设计提供了关键的理论支撑。
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图 7. NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶的微波吸收机理示意图。
解析:
一、图表性质与目的:
1、图 7 是一个 示意图 (Schematic diagram),而非实验数据图。
2、其核心目的是 形象化、概念化地总结和阐释 前文(尤其是图 4, 5, 6)的实验结果所揭示的 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶材料实现优异微波吸收性能的内在机理。
3、它旨在将复杂的物理过程(电磁波与材料的相互作用、能量转化)用直观、易懂的图形语言表达出来。
二、核心机理要素(预期示意图中会包含的关键内容):
1、入射电磁波 (Incident EM Waves): 通常用波浪线箭头表示微波从左侧或上方入射到材料表面。
2、阻抗匹配 (Impedance Matching):
示意图会强调材料表面或近表面区域的设计(如多孔结构、导电网络与介电/磁性组分的协同)如何使得材料的 特征阻抗 (Zin) 尽可能接近 自由空间阻抗 (Z₀)。
这表现为大部分入射电磁波能够 穿透进入 材料内部,而不是在表面被强烈 反射 回去。这是实现高效吸收的前提。
3、三维多孔网络结构 (3D Porous Network Structure):
这是 NRGO 气凝胶骨架的关键特征。
示意图会展示 NRGO (氮掺杂还原氧化石墨烯) 片层相互连接形成的三维导电网络。
突出 丰富的孔隙结构,这有利于:
多次反射与散射 (Multiple Reflection and Scattering): 电磁波在孔隙和片层间不断反射、折射和散射,大大延长了传播路径,增加了被损耗的机会。
降低有效介电常数 (Reduced Effective Permittivity): 空气(介电常数≈1)的引入有助于调节整体复合材料的介电常数,改善阻抗匹配(避免因介电常数过高导致强反射)。
4、异质界面与界面极化 (Heterointerfaces and Interfacial Polarization):
示意图会清晰地展示 Co₃O₄ 颗粒/纳米片 负载在 或 嵌入在 NRGO 片层 上。
在两者的 接触界面 处会形成大量的 异质结 (Heterojunctions)。
在交变电磁场作用下,这些界面处会发生显著的 电荷积累,产生强烈的 界面极化 (Interfacial Polarization) 或 Maxwell-Wagner-Sillars (MWS) 极化。这是该复合材料最重要的 介电损耗 机制之一。
5、导电损耗 (Conduction Loss):
NRGO 的三维连续网络提供了导电通路。
示意图可能通过 电流路径 或 电阻热符号 来表示:在电磁场作用下,材料内部形成 传导电流 (涡电流),电流流经具有一定电阻的 NRGO 网络时,电能会转化为热能(焦耳热)被耗散掉。
6、偶极子极化 (Dipole Polarization):
材料中的 缺陷(如 NRGO 中的结构缺陷、sp³ 碳)、残余含氧/含氮官能团(-OH, -COOH, -N 基团等)以及 Co₃O₄ 本身 都可以被视为 偶极子。
在电磁场作用下,这些偶极子会发生 取向极化弛豫 (Dipole Polarization Relaxation),过程中因摩擦等效应损耗能量。
7、(可能的)微弱的磁损耗 (Magnetic Loss - Likely Minor):
虽然图 6(a) 可能显示 Co₃O₄ 的磁性较弱,但示意图中仍可能象征性地在 Co₃O₄ 颗粒附近标注 磁滞损耗 (Hysteresis Loss) 或 涡流损耗 (Eddy Current Loss - if conductive enough) 的图标,尽管其贡献相对较小。
8、能量转化 (Energy Transformation):
示意图的最终落脚点是所有上述损耗机制共同作用,将 电磁能 (EM Energy) 高效地转化为 热能 (Heat) 消耗掉。
通常用 热量符号 (波浪线或上升箭头) 从材料内部散发出来表示。
9、示意图的核心作用与总结:
整合证据: 将图 4(微观结构证明界面和孔隙)、图 5(优异的 RL 性能)、图 6(强介电损耗、良好阻抗匹配)的发现整合到一个统一的物理图像中。
阐释协同效应 (Synergistic Effect): 清晰展示 NRGO 和 Co₃O₄ 两种组分以及独特的三维多孔结构是如何 协同作用 实现高性能微波吸收的:
NRGO: 提供导电网络(导电损耗)、骨架(形成孔隙利于多次反射和阻抗匹配)、掺杂氮(引入偶极子)、作为基底负载 Co₃O₄ 形成大量界面(界面极化)。
Co₃O₄: 提供丰富的异质界面(主要贡献界面极化)、可能引入(弱)磁损耗、其半导体性质本身也贡献介电损耗和一定的导电损耗。
多孔结构: 核心调节阻抗匹配和提供多次反射/散射路径。
突出关键机制: 强调 界面极化、导电损耗 和 优化的阻抗匹配(得益于多孔结构和组分调控) 是该复合材料获得优异微波吸收性能(强衰减 + 宽频带)的关键驱动力。
直观易懂: 为读者理解复杂的微波吸收过程提供一个清晰、直观的概念模型。
图 7 是对 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶微波吸收机理的 高度概括和可视化总结。它并非实验数据,而是基于图 4-6 的实验证据构建的理论模型图。该示意图直观地阐明了材料如何通过 三维多孔导电网络、丰富的 NRGO/Co₃O₄ 异质界面 以及 优化的阻抗匹配 来实现对入射电磁波的高效捕获和耗散(主要转化为热能)。它清晰地展示了组分之间、结构与性能之间的 协同效应,是整篇论文 机理阐述部分的核心图示。
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图8的核心意义与总结:
· 图 8. (a) 典型的雷达散射截面(RCS)模拟曲线;CST远场仿真结果:(b) 理想电导体(PEC)平板, (c) S1覆盖的PEC平板, (d) S2覆盖的PEC平板, (e) S3覆盖的PEC平板, (f) S4覆盖的PEC平板;-180°到180°范围内的雷达散射截面(RCS)值:(g) PEC平板, (h) S1覆盖的PEC平板, (i) S2覆盖的PEC平板, (j) S3覆盖的PEC平板, (k) S4覆盖的PEC平板。
· 1、从实验室性能到应用场景:图 5 的反射损耗 RL 是材料 本征吸波性能 的实验室表征(小样品,垂直入射)。而图 8 通过仿真,评估了材料作为 涂层应用于实际目标(PEC 平板) 并在 不同入射角下 的雷达隐身效能(RCS 减缩)。
· 2、验证最优材料的实用性:证明了 S3 材料 不仅在吸波性能测试中表现最优(图 5),在实际应用的仿真场景中,也展现出 最强的 RCS 减缩能力,尤其是在关键的 镜面反射方向 和 宽方位角范围 内。
· 3、量化隐身效果:提供了具体的 RCS 降低数值(如峰值 RCS 降低了多少 dB),这是评估隐身材料效能的关键指标。
· 4、指导工程应用:结果有助于预测和优化此类吸波材料在真实武器装备(如飞机蒙皮、舰船甲板)上的涂覆效果和布局。
图 8 利用 CST 电磁仿真 技术,评估了涂覆 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶 (S1-S4) 的 理想电导体 (PEC) 平板 的 雷达散射截面 (RCS)。通过 三维远场散射图 (b-f) 和 方位角扫描 RCS 曲线 (g-k),清晰地展示了:
1、所有复合材料涂层均能有效降低 PEC 平板的 RCS。
2、S3 材料 展现出 最佳的雷达隐身性能:
· 在三维空间具有 最小的强散射区域和最均匀的低散射分布。
· 在镜面反射方向(0°方位角)实现 最大的峰值 RCS 减缩。
· 在宽方位角范围内 维持 显著且相对均匀的 RCS 降低。
该图从 应用角度 有力地证实了 S3 材料在雷达隐身领域的巨大潜力,是论文展示材料实用价值的重要依据。
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图 9. NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶微波吸收性能与先前研究的雷达图对比。
图 9 利用 雷达图 这种多指标综合评价工具,将本研究最优样品 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶 (S3) 与 先前文献报道的多种吸波材料 在 最小反射损耗 (RL<sub>min</sub>)、有效吸收带宽 (EAB)、匹配厚度 (d<sub>m</sub>)、密度 (ρ) 等核心性能参数上进行了直观对比。
该图表的核心作用是:
可视化地证明 S3 材料在 综合性能平衡 方面,特别是在 实现轻质化 (低 ρ) 和 薄层化 (低 d<sub>m</sub>) 的同时保持 强吸收 (高 |RL<sub>min</sub>|) 和 宽频带 (宽 EAB) 方面,具有显著优势。
清晰地定位 本工作在吸波材料研究领域的 先进性和竞争力,表明其性能指标达到或超越了现有技术水平。
强有力地支撑 本论文的创新点和研究价值,说明所设计的 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶结构 是解决高性能微波吸收材料“厚度大、密度高”挑战的有效策略。
因此,图 9 是论文 结论部分 或 性能讨论部分 的关键佐证,用于向读者和评审专家展示该研究成果的 实际贡献 和 重要意义。
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图 10. S3 的应力-应变曲线 (a);S3 在压缩测试前 (b)、中 (c) 和 后 (d) 的典型数码照片。
图 10 通过 应力-应变曲线 (a) 和 压缩过程数码照片序列 (b-d),系统地展示了 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶最优样品 S3 的 压缩力学行为和弹性回复特性。
该图表的核心作用是:
1、定量证明S3具有良好的可压缩性(显著的平台区应变范围)和 能量吸收能力。
2、直观证实S3在经历大幅压缩变形后,具备 超强的弹性回复能力(几乎完全恢复原状),即 超弹性。
3、有力支撑 S3 材料不仅具有 顶尖的微波吸收性能,还拥有 满足实际工程应用要求的结构稳定性和机械鲁棒性。
4、最终论证 本研究开发的 NRGO/Co₃O₄ 复合气凝胶是一种 集高效吸波、轻质、超弹于一体的高性能多功能材料,为其在雷达隐身、电磁防护等领域的实际应用铺平了道路。
因此,图 10 是论文 机械性能表征部分 的核心图表,也是论证材料 综合性能和实用价值不可或缺的关键证据。
本文首先通过溶剂热反应和煅烧过程合成了花状Co3O4,然后通过水热法以GO为模板和NH3·H2O为氮掺杂剂制备了NRGO/Co3O4复合气凝胶。结果表明,所制备的NRGO/Co3O4复合气凝胶具有特殊的三维多孔网络结构、极低的体密度和良好的压缩恢复性能。此外,通过与介电Co3O4复合并精细调节Co3O4的添加量,显著增强了导电NRGO气凝胶的微波吸收能力。值得注意的是,当Co3O4添加量为15 mg时,所得NRGO/Co3O4复合气凝胶表现出最佳的微波耗散能力。具体来说,RLmin可达-62.78 dB(大于99.9999%的耗散),并且在15 wt.%的低填充比下最大EAB可达6.32 GHz。多次反射、传导损耗、偶极极化和界面极化的协同作用,以及阻抗匹配的改善,导致了NRGO/Co3O4复合气凝胶优异的微波吸收性能。因此,本研究的结果有望为制备新型基于石墨烯的三维介电损耗微波吸收材料提供一定的参考价值。https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.01.006
转自《石墨烯研究》公众号