Page 67 - 《精细化工》2022年第4期

第 4 期 谢 璠，等: RGO/ANFs 复合气凝胶的制备及电磁屏蔽性能 ·703·

果显著增强。当 RGO 添加量为 25%时，总电磁屏 通常，电磁屏蔽的主要机制是通过电磁辐射的
蔽损耗达到 25.70 dB。 反射或吸收（或两者结合）来实现。为了揭示
RGO/ANFs 复合气凝胶的电磁屏蔽效果，图 7c 绘制
了不同 RGO 添加量复合气凝胶的吸收损耗（SE A ）
和反射损耗（SE R ）屏蔽性能。由图 7c 可以看出，
随着 RGO 添加量的增加，RGO/ANFs 复合气凝胶的
电磁吸收能力远远超过电磁反射能力。此外，随着
RGO 的加入，RGO/ANFs 复合气凝胶的电磁反射性
能和吸收性能有了不同程度的增强，并且 RGO 添加
量由 15%增加到 20%时，电磁反射性能和吸收性能
增加较多。分析认为 RGO/ANFs 复合气凝胶的电磁
屏蔽性能源于两个主要部分：电子传输的衰减和极
化引起的弛豫。当 RGO 添加量为 20%时，电子衰
减和极化引起的弛豫现象更为明显。不同 RGO 添加
量的复合气凝胶屏蔽效率见图 7d。随着 RGO 添加
量的增加，RGO/ANFs 复合气凝胶的电磁屏蔽效率
显著提高，当 RGO 添加量为 25%时，屏蔽效率为
98.94%，可以满足大多数电磁屏蔽应用领域的要求。
2.6 电磁屏蔽机理探究
近年来，一些材料如纤维素/还原氧化石墨烯/
四氧化三铁 [22] 、石墨气凝胶 [23] 也得到研究。然而，
具有轻质、较高力学性能的电磁屏蔽材料报道较少。
本研究与其他电磁屏蔽材料的力学性能、密度和电
磁屏蔽损耗间的关系如图 8a，b 所示。本文制得不
同 RGO 添加量的复合气凝胶具有较高的力学性能，
同时具有一定的电磁屏蔽性能,其综合性能处于中
等偏上水平。并且，RGO/ANFs 复合气凝胶具有超
低密度，RGO 添加量为 5%、10%、15%、20%和 25%
的 RGO/ANFs 复 合气凝胶 密度 分别为 0.0083 、
3
0.0091 、0.0098 、0.0105 和 0.0112 g/cm ，平均密度
3
为 0.0098 g/cm ，远低于同类型其他复合气凝胶。当
RGO 添加量为 25%时，总电磁屏蔽损耗高达 25.70
3
dB，且其密度仅为 0.0112 g/cm 。 RGO/ANFs 复合
气凝胶的电磁屏蔽机理如图 8c 所示。当电磁波入射
到屏蔽材料上时，入射波分为反射波、吸收波和透射
波 [24] 。总电磁屏蔽损耗是所有电磁衰减效果的效能
之和，包括电磁屏蔽中的吸收损耗、反射损耗和多
重反射损耗。电磁波耗散能力的增强可归因于不同
夹层介质引起的能量耗散，与 RGO/ANFs 复合气凝
胶的多层结构和 RGO 固有特性密切相关。其中，电
磁波的能量被耗尽并转化为电子传输产生的热能 [25-27] 。
图 7 RGO/ANFs 复合气凝胶的电导率（a）、电磁屏蔽损
此外，电磁波能被界面极化、偶极极化、电子迁移
耗（b），总屏蔽损耗、反射损耗和吸收损耗（c）
及其在 8.2~12.4 GHz 时的屏蔽效率（d） 和跳跃引起的强介电损耗以及自然共振和交换共振
Fig. 7 Electrical conductivity (a), electromagnetic interference 引起的磁损耗转化为热能损耗 [28-30] 。更具体地说，
shielding loss (b), total shielding loss, reflection 缺陷和电负性基团（如—O）导致电子云和极化的
loss and adsorption loss (c) and shielding efficiency
at 8.2~12.4 GHz of RGO/ANFs composite aerogels (d) 不均匀分布，从而导致电磁波的弛豫损失 [31] 。