ZnO-石墨烯-TPU/PLA复合材料的制备及吸波性能

开发轻质、高效的吸波复合材料是解决电磁污染问题的重要途径之一。本文采用两步法制备ZnO-石墨烯-热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)/聚乳酸(PLA)吸波复合材料,通过XRD、拉曼光谱、SEM和矢量网络分析仪分别对复合材料的物相结构、微观形貌和电磁特性进行表征,并研究不同ZnO/石墨烯吸波剂组合对复合材料吸波性能的影响,揭示ZnO和石墨烯协同吸波机制。研究结果表明:随着ZnO含量的增加,吸波效果先增强后减弱。适量的ZnO分散在基体中,使复合材料的缺陷程度增加,这丰富了异质界面,增强了界面极化和偶极极化,进而改善了复合材料的吸波性能。当ZnO添加量仅为2wt%时吸波效果最佳,在5.6 mm厚度下,其最小反射损耗为-49.2 dB,有效吸收带宽为2.0 GHz。优异的吸波效果源于良好的阻抗匹配和界面极化损耗、偶极极化损耗、电导损耗之间的协同作用。此外相比化学法制备的吸波材料,ZnO-石墨烯-TPU/PLA复合材料的制备过程简单环保,吸波剂组分可调,轻质高效可规模化生产,有望用于复杂吸波结构制造。