CN110713177A - 碳纳米管/石墨烯体相复合材料、其制备方法及用途 - Google Patents

Abstract

本申请提供了碳纳米管/石墨烯体相复合材料，所述复合材料包含碳纳米管和还原氧化石墨稀，所述复合材料的孔隙率为90％以上、92％以上、95％以上、97％以上或99％以上。本申请还提供了碳纳米管/石墨烯体相复合材料的制备方法以及根据该制备方法制得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料及其用途。在一些实施方案中，本申请的所述碳纳米管/石墨烯体相复合材料可以用作或者用于制备电磁波隐身材料或装置以及电磁波屏蔽材料或装置。

Description

碳纳米管/石墨烯体相复合材料、其制备方法及用途

技术领域

本申请属于材料领域。具体而言，本申请涉及碳纳米管/石墨烯体相复合材料、其制备方法及用途。

背景技术

太赫兹波一般是指频率段在0.1THz-10THz之间的电磁波，近年来太赫兹技术取得了一系列突破性进展，在民用科技及国防军事领域均相继崭露头角。

太赫兹无线通讯及数据传输系统不仅有望让数据传输速度达到10-100Gb/s，而且对通讯频段资源的拓展也起到了无可替代的作用。太空环境下太赫兹波的传输几乎没有损耗，太赫兹信息通讯技术有能力成为太空数据传输的重要手段。太赫兹波长低至微米数量级，同时太赫兹波还能够穿透纸张、塑料等多种不透明材料，使得太赫兹技术能够进行高精度的立体成像，在安检、生物检测成像领域将发挥巨大作用。上世纪90年代以来，太赫兹雷达等相关研究得到空前的发展。最早的报道见于美国开创性地研制出以0.225THz频段为基础的机载雷达系统，验证了太赫兹雷达方案的可行性。我国在太赫兹雷达领域起步较晚，2013年天津大学张伟力团队成功研发了我国首台可测量雷达散射截面的时域宽频太赫兹雷达，频率宽度覆盖0.2-1.0THz，实现了金属坦克缩小模型全方位角的雷达散射截面测试，中国电科等相关研究机构近年来同样在太赫兹雷达领域均取得重要突破。另外，很多毒品、爆炸物和麻醉剂等物质在太赫兹光谱中有着明显的特征吸收峰，并且太赫兹波能够穿透很多不透明材料对内部进行物质分析，使得太赫兹光谱技术能够广泛地应用于安全检测领域。

随着太赫兹技术在电子设备、信息通讯、雷达探测等前沿领域的推广，太赫兹隐身及屏蔽材料的研发在电磁防护、信息保密、国防安全等方面具有非常重要的研究意义。

太赫兹隐身材料，是指在太赫兹频段具备低反射、高吸收率的吸波材料。太赫兹隐身材料是针对新型高精度太赫兹雷达探测系统而研发，具备优秀的太赫兹隐身性能，是隐身武器的重要组成部分，对保护人造卫星也具有着重要意义。目前，太赫兹隐身材料从机理上可以分为两类，一类是通过微纳米结构设计、以结构吸收为主的超材料。超材料属于共振型吸波材料，它利用亚波长结构阵列调控电导率与磁导率，从而在特定频率上产生完美吸收。通常情况下，超材料由三层结构组成，第一层是周期排列的金属阵列，通过结构和几何参数的调整设计用以满足介电匹配的条件，消除电磁波在表面的反射；第二层是高折射率的介电层，使得太赫兹被有效损耗；第三层是金属板，起到了完全反射、防止残留电磁波透射的作用。但是大多数超材料只能在某个频率获得较高的吸收，合格带宽小、极化敏感和入射角敏感仍是超材料面临的主要问题。另一类是通过化学方法制备、以材料吸收为主的碳基吸波体材料。碳基材料由于自身具有复杂的结构、可调节的电磁性质和制备简单等诸多优点，是另一种实用的太赫兹隐身材料。但是，碳基太赫兹隐身材料的吸波强度普遍都比较低，造成这种结果的原因主要有两个，一个原因是碳基复合材料分散性较差，难以形成高效的太赫兹隐身整体；另一个原因是由于材料表面和自由空间表面的界面失配使得太赫兹在界面处产生了大量的反射，严重降低了材料的太赫兹隐身性能。因此如何通过调节碳材料整体的电磁性质来增强太赫兹隐身性能仍然存在一个巨大的挑战。

太赫兹屏蔽材料，是指在太赫兹频段具备低透射率的材料。随着太赫兹技术的发展，太赫兹电路及电子元件在通讯设备、成像及探测领域获得广泛的应用，太赫兹屏蔽材料的需求越来越大。一方面，太赫兹电磁屏蔽材料能够有效降低电磁信号之间的干扰，改善电磁信号传输环境，让精密的电子元件能够正常工作。另一方面，从安全领域来说，太赫兹在成像、传感、通讯过程中所携带的信息也需要这类太赫兹屏蔽材料进行保护，以免被泄露，造成个人、企业甚至国家的重大损失。传统的太赫兹屏蔽材料主要由反射型屏蔽材料组成，反射型屏蔽材料存在两个明显的缺点，第一，反射型屏蔽材料不能完全消除太赫兹波的干扰，

Venkachalam等人通过热解商业聚酰亚胺薄膜制备的太赫兹屏蔽材料的反射率高达90％以上，反射回去的太赫兹波仍然对其他精密电子元件会造成不利的影响；第二，反射型屏蔽材料一般密度较大，反射型屏蔽材料主要是将大量金属粒子、石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等导电添加剂填充到高分子基体上，只有当这些无规分布的添加剂在高分子基体中相互连接成为导电整体后材料的屏蔽性能才能得到较大提升。Seo等人制备的基于聚甲基丙烯酸甲酯/石墨复合薄膜材料中，材料的最佳屏蔽性能时石墨的含量高达35.7％。然而，在许多重要应用，特别是航空航天等领域，密度是非常关键的参考因素。

综上所述，开发一种同时兼具太赫兹隐身及屏蔽性能的轻质材料将对太赫兹安全及防治等领域产生深远的影响。

发明内容

一方面，本申请提供碳纳米管/石墨烯体相复合材料，所述复合材料包含碳纳米管和还原氧化石墨稀，所述复合材料的孔隙率为90％以上、92％以上、95％以上、97％以上或99％以上。

在一些实施方案中，所述复合材料的孔径为约30μm-约150μm或约50μm-约100μm。

在一些实施方案中，所述复合材料中碳纳米管与还原氧化石墨烯的质量比为25:1～1:15，15:1～1:5，10:1～1:1，或5:1～2:1。

在一些实施方案中，所述复合材料的密度为0.5mg·cm^-3～10.0mg·cm^-3，或1.0mg·cm^-3～2.0mg·cm^-3。

在一些实施方案中，所述复合材料的折射率为1～5、1～2或1～1.2，不包括本数1。

在一些实施方案中，所述复合材料的消光系数为0～2、1～2或1.5～2，不包括本数0。

本公开的所述复合材料能对电磁波(例如太赫兹波)进行隐身和屏蔽。

在一些实施方案中，所述复合材料能对0.1THz～10THz频率范围的电磁波进行隐身和屏蔽。

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的电磁波的最大屏蔽值不小于5dB、不小于10dB、不小于20dB或不小于41dB；

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的电磁波的最大反射损耗值不小于5dB、不小于10dB、不小于20dB或不小于31.5dB；

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的电磁波的屏蔽值均超过5dB、超过10dB、超过15dB或超过20dB；

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的电磁波的反射损耗值均超过5dB、超过10dB、超过12dB或超过15dB；

在一些实施方案中，所述复合材料在0.1THz～1.6THz频率范围的比平均太赫兹波屏蔽系数不小于3.0×10²dB g^-1cm³、不小于3×10³dB g^-1cm³、不小于3×10⁴dB g^-1cm³或不小于3.86×10⁴dB g^-1cm³；

在一些实施方案中，所述复合材料在0.1THz～1.6THz频率范围的比平均太赫兹波吸收性能不小于2.0×10²dB g^-1cm³、不小于2×10³dB g^-1cm³、不小于2×10⁴dB g^-1cm³或不小于3.0×10⁴dB g^-1cm³。

另一方面，本申请提供碳纳米管/石墨烯体相复合材料的制备方法，其包括：

将氧化石墨烯和碳纳米管分散在水、有机溶剂或它们的混合物中，得到混合液；

使所述混合液进行水热反应、溶剂热反应或混合溶剂热反应，得到含有水和/或有机溶剂的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料；

去除凝胶状材料中的水和有机溶剂；

将去除水和有机溶剂后的所得材料进行焙烧，得到碳纳米管/石墨烯体相复合材料；

其中所述复合材料包含碳纳米管和还原氧化石墨稀。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述有机溶剂选自异丙醇、正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

在所述制备方法的一些实施方案中，去除凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物的步骤为：将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水，再去除凝胶状材料中的水。

在所述制备方法的一些实施方案中，去除凝胶状材料中的水的步骤包括冷冻干燥。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯或寡层氧化石墨烯。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述混合液中氧化石墨烯的含量为0.2mg·cm^-3～5mg·cm^-3，0.5mg·cm^-3～3mg·cm^-3，或1mg·cm^-3～2mg·cm^-3。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述混合液中碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为20:1～1:20，10:1～1:10，5:1～1:5或2:1～1:2。

在所述制备方法的一些实施方案中，其中水热反应、溶剂热反应和混合溶剂热反应中的反应温度为140℃-220℃或160℃-200℃；反应压强为1.5MPa～3MPa或2MPa～2.5MPa；和/或反应时间为8h-20h或12h-16h。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述焙烧在惰性气氛中进行。

在所述制备方法的一些实施方案中，焙烧的温度为100℃-2000℃、600℃-1200℃、1000℃-2000℃或1500℃-2000℃；和/或焙烧时间为0.5h-8h或2h-4h。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述混合液的制备包括以下步骤：将氧化石墨烯及碳纳米管分别分散在溶剂中得到两种分散液，再将两种分散液进行混合得到所述混合液；其中任选地，用于分散氧化石墨烯的溶剂和用于分散碳纳米管的溶剂是相同的或不同的，优选相同的。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于分散氧化石墨烯的溶剂和用于分散碳纳米管的溶剂各自独立地选自水、异丙醇、正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

在所述制备方法的一些实施方案中，将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水的步骤为：将凝胶状材料相继静置于一系列所述有机溶剂与水的混合液中并且最后静置于纯水中，其中所述一系列混合液中的水的比例依次提高，从而将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水。在一些实施方案中，在将凝胶状材料静置于一系列所述有机溶剂与水的混合液中之前，将凝胶状材料先置于前述溶剂热反应或混合溶剂热反应时所使用的溶剂中。

在所述制备方法的一些实施方案中，去除凝胶状材料中的水的步骤包括冷冻干燥。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述冷冻干燥在保持凝胶状材料的微观结构不塌陷且宏观结构不变形的条件下进行。

在所述制备方法的一些实施方案中，去除凝胶状材料中的水的步骤包括：将凝胶状材料液氮冷冻后进行干燥。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯的片层直径为1μm～50μm，10μm～30μm或15μm～25μm。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的碳纳米管的管径为20nm～40nm，和/或长度为5μm～15μm。

在所述制备方法的一些实施方案中，将用于制备所述混合液的碳纳米管进行酸预处理。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述酸预处理步骤包括：将碳纳米管与硝酸和硫酸的酸混合液混合后进行冷凝回流。

又一方面，本申请提供根据本公开的制备方法所制得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料。

另一方面，本申请提供本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料在用作或者用于制备电磁波隐身材料或电磁波屏蔽材料中的用途。

在所述用途的一些实施方案中，所述电磁波为太赫兹波。

在所述用途的一些实施方案中，所述电磁波频率范围为0.1THz～10THz。

在所述用途的一些实施方案中，所述电磁波频率范围为0.1THz～1.6THz。

又一方面，本申请提供电磁波隐身材料或装置以及电磁波屏蔽材料或装置，其包含本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料或根据本公开的制备方法所制得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料。

附图说明

图1为实施例1(参见图a和图b)及实施例2(参见图c和图d)中得到的碳纳米管/石墨烯体相复合材料的扫描电子显微镜图。

图2为实施例1(参见图a)及实施例2(参见图b)中得到的碳纳米管/石墨烯体相复合材料的透射电子显微镜图。

图3为实施例1、实施例2及实施例3中所使用的透射式太赫兹时域光谱系统光路示意图。

图4为实施例1(参见图a)、实施例2(参见图b)及实施例3(参见图c)中得到的碳纳米管/石墨烯体相复合材料的太赫兹屏蔽性能曲线。

图5为实施例1(参见图a和图b)、实施例2(参见图c和图d)及实施例3(参见图e和图f)中得到的碳纳米管/石墨烯体相复合材料的电磁性质曲线。

图6为实施例1、实施例2及实施例3中进行反射式太赫兹模拟测试的示意图。

图7为实施例1(参见图a)、实施例2(参见图b)及实施例3(参见图c)中得到的碳纳米管/石墨烯体相复合材料的太赫兹隐身性能曲线。

详细描述

定义

提供以下定义和方法用以更好地界定本申请以及在本申请实践中指导本领域普通技术人员。除非另作说明，术语按照相关领域普通技术人员的常规用法理解。本文所引用的所有专利文献、学术论文及其他公开出版物，其中的全部内容整体并入本文作为参考。

本文所用术语“任选的”或“任选地”是指随后所描述的事件或情形可以、但不是必须发生，该描述包括所述事件或情形发生时的情况，也包括它们不发生时的情况。

本文所用术语“寡层氧化石墨烯”是指超过1层、但不超过5层的这些氧化石墨烯。

本文所用术语“水热反应”是指在密闭体系、以水为反应介质，在高温条件下进行的反应。

本文所用术语“溶剂热反应”是指在密闭体系、以有机溶剂为反应介质，在高温条件下进行的反应。

本文所用术语“混合溶剂热反应”是指在密闭体系、以水与至少一种有机溶剂的混合物为反应介质，在高温条件下进行的反应。

本文所用术语“体相材料”是指三维宏观体固态材料。

凡在本文中给出某一数值范围之处，所述范围包括其端点，以及位于所述范围内的所有单独整数和分数，并且还包括由其中那些端点和内部整数和分数的所有各种可能组合形成的每一个较窄范围，以在相同程度的所述范围内形成更大数值群的子群，如同每一个那些较窄范围被明确给出一样。例如，复合材料的密度为0.5mg·cm^-3～10.0mg·cm^-3是指密度可以为0.5mg·cm^-3，0.6mg·cm^-3，0.7mg·cm^-3，0.8mg·cm^-3，0.9mg·cm^-3，1.0mg·cm^-3，1.1mg·cm^-3，1.2mg·cm^-3，1.5mg·cm^-3，1.8mg·cm^-3，2.0mg·cm^-3，2.5mg·cm^-3，2.8mg·cm^-3，3.0mg·cm^-3，3.5mg·cm^-3，3.8mg·cm^-3，4.0mg·cm^-3，5.0mg·cm^-3，6.0mg·cm^-3，7.0mg·cm^-3，8.0mg·cm^-3，9.0mg·cm^-3，10.0mg·cm^-3以及由它们所形成的范围等。

如本文所用，术语“约”是指数量、尺寸、配方、参数以及其他数量和特性是不精确的并且不需要是精确的值，但是可以与精确值近似和/或大于或小于精确值，以便反映容许偏差、转换因子、数值修约、测量误差等，以及本领域内的技术人员已知的其他因素。一般来讲，数量、尺寸、配方、参数或者其他量或特性为“约”或者“近似的”，无论是否进行此类明确表述。

实施方案的详细描述

一方面，本申请提供碳纳米管/石墨烯体相复合材料，所述复合材料包含碳纳米管和还原氧化石墨稀，所述复合材料的孔隙率为90％以上(例如90％，91％，92％，93％，94％，95％，96％，97％，98％，99％，99.1％，99.2％，99.3％，99.4％，99.5％，99.6％，99.7％，99.8％或99.9％等)、92％以上、95％以上、97％以上或99％以上。

在一些实施方案中，所述复合材料的孔径为约30μm-约150μm(例如30μm，35μm，40μm，45μm，50μm，55μm，60μm，65μm，70μm，75μm，80μm，85μm，90μm，95μm，100μm，110μm，120μm，130μm，140μm或150μm等)、或约50μm-约100μm。

在一些实施方案中，所述复合材料中碳纳米管与还原氧化石墨烯的质量比为25:1～1:15(例如25:1，24:1，23:1，22:1，21:1，20:1，19:1，18:1，17:1，16:1，15:1，14:1，13:1，12:1，11:1，10:1，9:1，8:1，7:1，6:1，5:1，4:1，3:1，2:1，1:1，1:2，1:3，1:4，1:5，1:6，1:7，1:8，1:9，1:10，1:11，1:12，1:13，1:14或1:15等)，15:1～1:5，10:1～1:1，或5:1～2:1。

在一些实施方案中，所述复合材料的密度为0.5mg·cm^-3～10.0mg·cm^-3(例如0.5mg·cm^-3，0.6mg·cm^-3，0.7mg·cm^-3，0.8mg·cm^-3，0.9mg·cm^-3，1.0mg·cm^-3，1.1mg·cm^-3，1.2mg·cm^-3，1.5mg·cm^-3，1.8mg·cm^-3，2.0mg·cm^-3，2.5mg·cm^-3，2.8mg·cm^-3，3.0mg·cm^-3，3.5mg·cm^-3，3.8mg·cm^-3，4.0mg·cm^-3，5.0mg·cm^-3，6.0mg·cm^-3，7.0mg·cm^-3，8.0mg·cm^-3，9.0mg·cm^-3或10.0mg·cm^-3等)、或1.0mg·cm^-3～2.0mg·cm^-3。

在一些实施方案中，所述复合材料的折射率为1～5(例如1.01，1.02，1.03，1.04，1.05，1.06，1.08，1.09，1.10，1.11，1.12，1.13，1.15，1.18，1.20，1.22，1.23，1.25，1.26，1.28，1.30，1.32，1.35，1.38，1.40，1.60，1.80，2.00，2.20，2.60，2.80，3.00，3.10，3.50，3.80，4.00，4.20，4.50，4.80或5.00等)、1～2或1～1.2，且不包括本数1。在一些实施方案中，所述复合材料的折射率接近1。

在一些实施方案中，所述复合材料的消光系数为0～2(例如0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.10，0.11，0.12，0.13，0.15，0.18，0.20，0.22，0.23，0.25，0.26，0.28，0.30，0.35，0.40，0.45，0.50，0.53，0.6，0.70，0.80，0.90，1.00，1.10，1.20，1.30，1.40，1.50，1.60，1.70，1.80，1.90或2.00等)、1～2或1.5～2，且不包括本数0。在一些实施方案中，所述复合材料的折射率接近2。

本公开的所述复合材料能对电磁波(例如太赫兹波)进行隐身和屏蔽。

在一些实施方案中，所述复合材料能对0.1THz～10THz频率范围的电磁波进行隐身和屏蔽。

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的电磁波的最大屏蔽值不小于5dB(例如5dB,6dB,7dB,8dB,9dB,10dB,11dB,12dB,13dB,14dB,15dB,16dB,17dB,18dB,19dB,20dB,21dB,22dB,23dB,24dB,25dB,26dB,27dB,28dB,29dB,30dB，31dB，32dB，33dB，34dB，35dB，36dB，37dB，38dB，39dB，40dB，41dB，42dB，43dB，44dB，45dB或46dB等)、不小于10dB、不小于20dB或不小于41dB。

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的电磁波的最大反射损耗值不小于5dB(例如5dB,6dB,7dB,8dB,9dB,10dB,11dB,12dB,13dB,14dB,15dB,16dB,17dB,18dB,19dB,20dB,21dB,22dB,23dB,24dB,25dB，26dB，27dB，28dB，29dB，30dB，31dB，31.5dB，32dB，33dB，34dB或35dB等)、不小于10dB、不小于20dB或不小于31.5dB。

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的电磁波的屏蔽值均超过5dB(例如10dB，11dB，12dB，13dB，14dB，15dB，16dB，17dB，18dB，19dB，20dB，21dB，22dB，23dB，24dB，25dB或26dB等)、超过10dB、超过15dB或超过20dB。

在一些实施方案中，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的电磁波的反射损耗值均超过5dB(例如6dB,7dB,8dB,9dB,10dB，11dB，12dB，13dB，14dB，15dB，16dB，17dB，18dB，19dB，20dB，21dB，22dB，23dB，24dB或25dB等)、超过10dB、超过12dB或超过15dB。

在一些实施方案中，所述复合材料在0.1THz～1.6THz频率范围的比平均太赫兹波屏蔽系数不小于3.0×10²dB g^-1cm³(例如3.0×10²dB g^-1cm³，4×10²dB g^-1cm³，5×10²dB g^{- 1}cm³，6×10²dB g^-1cm³，7×10²dB g^-1cm³，8×10²dB g^-1cm³，9×10²dB g^-1cm³，1×10³dB g^{- 1}cm³，2×10³dB g^-1cm³，3×10³dB g^-1cm³，4×10³dB g^-1cm³，5×10³dB g^-1cm³，6×10³dB g^{- 1}cm³，7×10³dB g^-1cm³，8×10³dB g^-1cm³，9×10³dB g^-1cm³，1×10⁴dB g^-1cm³，2×10⁴dB g^{- 1}cm³，3×10⁴dB g^-1cm³或4.0×10⁴dB g^-1cm³等)、不小于3×10³dB g^-1cm³、不小于3×10⁴dB g^{- 1}cm³、不小于3.86×10⁴dB g^-1cm³。

在一些实施方案中，所述复合材料在0.1THz～1.6THz频率范围的比平均太赫兹波吸收性能不小于2.0×10²dB g^-1cm³(例如3.0×10²dB g^-1cm³，4×10²dB g^-1cm³，5×10²dB g^{- 1}cm³，6×10²dB g^-1cm³，7×10²dB g^-1cm³，8×10²dB g^-1cm³，9×10²dB g^-1cm³，1×10³dB g^{- 1}cm³，2×10³dB g^-1cm³，3×10³dB g^-1cm³，4×10³dB g^-1cm³，5×10³dB g^-1cm³，6×10³dB g^{- 1}cm³，7×10³dB g^-1cm³，8×10³dB g^-1cm³，9×10³dB g^-1cm³，1×10⁴dB g^-1cm³，2×10⁴dB g^{- 1}cm³，3×10⁴dB g^-1cm³，4×10⁴dB g^-1cm³，5×10⁴dB g^-1cm³或5.5×10⁴dB g^-1cm³等)、不小于2×10³dB g^-1cm³、不小于2×10⁴dB g^-1cm³或不小于3.0×10⁴dB g^-1cm³。

本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料不仅对太赫兹波具有优异的隐身和屏蔽性能，其对低于或高于太赫兹波频率的电磁波(例如微波、红外波等)同样可具有隐身和/或屏蔽性能。

另一方面，本申请提供碳纳米管/石墨烯体相复合材料的制备方法，其包括：

将氧化石墨烯和碳纳米管分散在水、有机溶剂或它们的混合物中，得到混合液；例如，可以通过搅拌或超声所述混合液，使分散均匀；

使所述混合液进行水热反应、溶剂热反应或混合溶剂热反应，得到含有水和/或有机溶剂的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料；例如，将所述混合液置于容器(例如聚四氟乙烯反应釜)中，并将所述容器密封后置于加热设备(例如烘箱)中进行所述水热反应、溶剂热反应或混合溶剂热反应；

去除凝胶状材料中的水和有机溶剂；

将去除水和有机溶剂后的所得材料进行焙烧(例如在管式炉中)，得到碳纳米管/石墨烯体相复合材料，其中所述复合材料包含碳纳米管和还原氧化石墨稀。

本领域技术人员将理解，当将氧化石墨烯和碳纳米管分散在水中时，所得混合液随后进行的反应为如上所定义的水热反应；当将氧化石墨烯和碳纳米管分散在有机溶剂中时，所得混合液随后进行的反应为如上所定义的溶剂热反应；当将氧化石墨烯和碳纳米管分散在水与有机溶剂的混合物中时，所得混合液随后进行的反应为如上所定义的混合溶剂热反应。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述有机溶剂选自异丙醇、正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述混合液的制备包括以下步骤：将氧化石墨烯及碳纳米管分别分散在溶剂中得到两种分散液，再将两种分散液进行混合得到所述混合液；其中任选地，用于分散氧化石墨烯的溶剂和用于分散碳纳米管的溶剂是相同的或不同的，优选相同的。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于分散氧化石墨烯的溶剂和用于分散碳纳米管的溶剂各自独立地选自水、异丙醇、正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。

在所述制备方法的一些实施方案中，去除凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物的步骤为：将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水，再去除凝胶状材料中的水。

在所述制备方法的一些实施方案中，将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水的步骤为：将凝胶状材料相继静置于一系列所述有机溶剂与水的混合液中并且最后静置于纯水中，其中所述一系列混合液中的水的比例依次提高，从而将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水。在一些实施方案中，在将凝胶状材料静置于一系列所述有机溶剂与水的混合液中之前，将凝胶状材料先置于前述溶剂热反应或混合溶剂热反应时所使用的溶剂中。

在一些实施方案中，所述一系列有机溶剂与水的混合液具有至少两个或更多个浓度梯度。例如，当使用有机溶剂进行溶剂热反应后，去除有机溶剂的置换过程中使用的一系列有机溶剂与水的混合液的浓度梯度可以是：有机溶剂与水的比例依次为10:1、10:9、10:8、10:7、10:6、10:5、10:4、10:3、10:2、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9和1:10等使得所述一系列混合液中的水的比例依次提高，最后将所述材料静置于纯水中，从而将所述凝胶状材料中的有机溶剂置换为水。此外，可以理解，当使用水与有机溶剂的混合物进行混合溶剂热反应后，去除水与有机溶剂的混合物的置换过程中使用的一系列有机溶剂与水的混合液的浓度梯度可以根据凝胶状材料中待去除的水与有机溶剂的混合物中的水与有机溶剂的比例进行设置。溶剂的缓慢置换能够在保持凝胶体结构的情况下完成向水系的转换。

在所述制备方法的一些实施方案中，去除凝胶状材料中的水的步骤包括冷冻干燥。冷冻干燥处理有利于在干燥去除水分的过程中防止复合材料微观结构的收缩塌陷。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述冷冻干燥在保持凝胶状材料的微观结构不塌陷且宏观结构不变形的条件下进行。

在所述制备方法的一些实施方案中，去除凝胶状材料中的水的步骤包括：将凝胶状材料液氮冷冻后进行干燥。在一些更具体的实施方案中，去除凝胶状材料中的水的步骤为：将所述含有水的凝胶状材料进行冷冻(例如在液氮条件下)，然后放入冻干机中干燥使水升华来去除水。

应当理解，当仅使用水作为氧化石墨烯和碳纳米管的分散溶剂时，无需上述用水置换溶剂的步骤。而是直接进行去除水的步骤。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯或如上所定义的寡层氧化石墨烯。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述混合液中氧化石墨烯的含量为0.2mg·cm^-3～5mg·cm^-3(例如0.2mg·cm^-3，0.3mg·cm^-3，0.4mg·cm^-3，0.5mg·cm^-3，，0.6mg·cm^-3，0.7mg·cm^-3，0.8mg·cm^-3，0.9mg·cm^-3，1.0mg·cm^-3，1.1mg·cm^-3，1.2mg·cm^-3，1.5mg·cm^-3，1.8mg·cm^-3，2.0mg·cm^-3，2.5mg·cm^-3，2.8mg·cm^-3，3.0mg·cm^-3，3.5mg·cm^-3，3.8mg·cm^-3，4.0mg·cm^-3，4.5mg·cm^-3，4.8mg·cm^-3或5.0mg·cm^-3等)、0.5mg·cm^-3～3mg·cm^-3、或1mg·cm^-3～2mg·cm^-3。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述混合液中碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为20:1～1:20(例如20:1，19:1，18:1，17:1，16:1，15:1，14:1，13:1，12:1，11:1，10:1，9:1，8:1，7:1，6:1，5:1，4:1，3:1，2:1，1:1，1:2，1:3，1:4，1:5，1:6，1:7，1:8，1:9，1:10，1:11，1:12，1:13，1:14，1:15，1:16，1:17，1:18，1:19或1:20等)、10:1～1:10、5:1～1:5或2:1～1:2。

在所述制备方法的一些实施方案中，其中水热反应、溶剂热反应和混合溶剂热反应中的反应温度为140℃-220℃(例如140℃，145℃，150℃，155℃，160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，185℃，190℃，195℃，200℃，205℃，210℃，215℃或220℃等)、或160℃-200℃；在一些实施方案中，反应压强为1.5MPa～3MPa(例如1.5MPa，1.6MPa，1.7MPa，1.8MPa，1.9MPa，2.0MPa，2.1MPa，2.2MPa，2.3MPa，2.5MPa，2.6MPa，2.8MPa，3.0MPa等)、或2MPa～2.5MPa；在一些实施方案中，反应时间为8h-20h(例如8h，9h，10h，11h，12h，13h，14h，15h，16h，17h，18h，19h或20h等)、或12h-16h。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述焙烧在惰性气氛中进行。

在所述制备方法的一些实施方案中，焙烧的温度为100℃-2000℃(例如100℃，120℃，150℃，180℃，200℃，220℃，250℃，270℃，300℃，320℃，350℃，380℃，400℃，420℃，450℃，480℃，500℃，520℃，550℃，580℃，600℃，700℃，800℃，900℃，1000℃，1100℃，1200℃，1300℃，1400℃，1500℃，1600℃，1700℃，1800℃，1900℃，2000℃等)、600℃-1200℃、1000℃-2000℃或1500℃-2000℃；焙烧时间为0.5h-8h(例如0.5h，0.8h，1h，1.5h，1.8h，2h，2.5h，2.8h，3h，3.5h，3.8h，4h，4.5h，4.8h，5h，5.4h，5.8h，6h，6.5h，6.8h，7h，7.5h，7.8h或8h等)、或2h-4h。在一些实施方案中，当所述复合材料应用于隐身领域时，焙烧温度为600℃-1200℃。在一些实施方案中，当所述复合材料应用于屏蔽领域时，焙烧温度为1000℃-2000℃或1500℃-2000℃。

高温焙烧的作用之一包括：通过还原的方法对材料的折射率及消光系数进行调节，从而控制电磁波在材料表面的反射及内部的吸收损耗能力，有利于获得最好的电磁波隐身及屏蔽性能。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯的片层直径为1μm～50μm(例如1μm，2μm，4μm，6μm，8μm，10μm，12μm，13μm，15μm，18μm，20μm，25μm，28μm，30μm，35μm，38μm，40μm，42μm，45μm，48μm或50μm等)、10μm～30μm或15μm～25μm。作为实例，所述氧化石墨烯可以由鳞片石墨通过经典的改进Hummer’s法制备得到，也可以由其它方法制得。

在所述制备方法的一些实施方案中，用于制备所述混合液的碳纳米管的管径为20nm～40nm(例如20nm，21nm，22nm，23nm，24nm，25nm，26nm，27nm，28nm，29nm，30nm，31nm，32nm，33nm，34nm，35nm，36nm，37nm，38nm，39nm或40nm等)；和/或长度为5μm～15μm(例如5μm，6μm，7μm，8μm，9μm，10μm，11μm，12μm，13μm，14μm或15μm等)。碳纳米管可由试剂商处购买。

在所述制备方法的一些实施方案中，将用于制备所述混合液的碳纳米管进行酸预处理。

在所述制备方法的一些实施方案中，所述酸预处理步骤包括：将碳纳米管与硝酸和硫酸的酸性混合液混合后进行冷凝回流。在一些实施方案中，所述硝酸和硫酸的酸性混合液中硝酸与硫酸的体积比为1：3。在一些实施方案中，冷凝回流条件为在140℃下冷凝回流8h-24h。将碳纳米管进行酸预处理不仅可以去除杂质，同时还可使碳纳米管被氧化从而达到利于分散等优点。

又一方面，本申请提供根据本公开的制备方法所制得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料。

另一方面，本申请提供本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料在用作或者用于制备电磁波隐身材料或电磁波屏蔽材料中的用途。

在所述用途的一些实施方案中，所述电磁波为太赫兹波。

在所述用途的一些实施方案中，所述电磁波频率范围为0.1THz～10THz。

在所述用途的一些实施方案中，所述电磁波频率范围为0.1THz～1.6THz。

又一方面，本申请提供电磁波隐身材料或装置以及电磁波屏蔽材料或装置，其包含本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料或根据本公开的制备方法所制得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料。

本申请的各项发明提供下述一种或多种优势：

1)本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料屏蔽性能好，例如在一些实施方案中所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的太赫兹波的最大屏蔽值不小于41dB(例如41dB，42dB，43dB，44dB，45dB或46dB等)。

2)本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料隐身性能好，例如在一些实施方案中所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的太赫兹波的最大反射损耗值不小于31.5dB(例如31.5dB，32dB，33dB，34dB或35dB等)。

3)本公开的碳纳米管/石墨烯体相复合材料具有宽频响应，例如在一些实施方案中所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的太赫兹波的屏蔽值均可超过20dB(例如21dB，22dB，23dB，24dB，25dB或26dB等)，对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的太赫兹波的反射损耗值均可超过15dB(例如16dB，17dB，18dB，19dB，20dB，21dB，22dB，23dB，24dB或25dB等)。

4)根据本公开的制备方法所制得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料密度可控且在一些实施方案中可低于空气密度，该材料密度可控制在0.5mg/cm³～10.0mg/cm³范围内；且在一些实施方案中，其比平均太赫兹屏蔽系数不小于3.86×10⁴dB g^-1cm³(例如3.86×10⁴dBg^-1cm³，3.9×10⁴dB g^-1cm³或4.0×10⁴dB g^-1cm³等)。在一些实施方案中，其比平均太赫兹吸收性能不小于3.0×10⁴dB g^-1cm³(例如3.0×10⁴dB g^-1cm³，3.1×10⁴dB g^-1cm³，3.2×10⁴dBg^-1cm³，3.3×10⁴dB g^-1cm³，3.4×10⁴dB g^-1cm³，4×10⁴dB g^-1cm³，5×10⁴dB g^-1cm³或5.5×10⁴dB g^-1cm³等)。

实施例

以下实施例仅用于说明而非限制本申请范围的目的。

实施例1：

通过下述方法制备碳纳米管/石墨烯体相复合材料：

1)通过改进的经典Hummer’s法制备片层直径大小约为20μm的单层氧化石墨烯，取0.1g单层氧化石墨烯，充分均匀分散在100ml乙醇-丙酮10:1的混合液中，得到浓度为1.0mgcm^-3的单层氧化石墨烯分散液(GO分散液)；将买来的碳纳米管混合硝酸/硫酸(1/3，V/V)，在140℃条件下冷凝回流24h，除去杂质，将碳纳米管配置为浓度2.0mg cm^-3的乙醇-丙酮10：1混合分散液。

2)取30mL步骤1中的GO分散液及30ml步骤1中的碳纳米管分散液混合，得到的混合分散液中，GO含量为0.5mg cm^-3，GO与碳纳米管质量比为1：2；

3)将步骤2中的混合分散液转移至容量100mL的聚四氟乙烯材质的内衬中，随后装入反应釜内，放入预设温度为160℃的烘箱，进行高温高压溶剂热反应，反应过程中压强可达1.5～3MPa，反应时间为8小时；

4)待反应釜冷却至室温后，取出碳纳米管/石墨烯凝胶状材料，浸渍于与步骤3同种的反应混合溶剂内；

5)将步骤4所得碳纳米管/石墨烯凝胶状材料的浸渍液分别按水与浸渍液体积比1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、10:0的比例逐渐置换为纯水溶液，得到浸渍于纯水中的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料；

6)将步骤5所得浸渍于纯水溶液中的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料在液氮温度下进行冷冻处理，随后利用冻干机直接使得水分升华，得到结构稳定的碳纳米管/石墨烯体相材料；

7)将步骤6所得的碳纳米管/石墨烯体相材料放入管式炉，在惰性气氛流动下，于100℃下进行高温焙烧2h，制得碳纳米管/石墨烯体相复合材料，记为MG10021(相关表征见图1-2)；

8)将步骤7所得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料切割成厚度3mm、直径2.5cm的待测样品；

9)将步骤8所得样品置于透射式太赫兹时域光谱系统中进行太赫兹屏蔽性能的测试(见图3)。在0.1THz-1.6THz范围内，碳纳米管/石墨烯体相复合材料的太赫兹屏蔽性能表现优异，83％测试频段的屏蔽值超过10dB，最大屏蔽值达到23.5dB(见图4)，比平均太赫兹屏蔽系数达到1.03×10⁴dB g^-1cm³。而且样品的电磁性质也通过太赫兹时域光谱系统数据计算求得(见图5)，样品的折射率最大值仅1.13，随着频率升高其逐渐降至1.04，与空气折射率比较接近；消光系数最高达到0.2，随着频率升高其逐渐变为0.04；介电常数实部与虚部最大值为1.24、0.45，随着频率升高其逐渐降为1.08、0.08；

10)将步骤9中所获得的样品电磁性质进行理论模拟，计算样品的太赫兹隐身性能。建立太赫兹反射式测试模型(见图6)，计算得到样品的太赫兹隐身性能，在0.1THz-1.6THz频率范围内，样品的反射损耗值均超过10dB的合格吸收，合格带宽覆盖整个测试频段，最大反射损耗值高达31.5dB(见图7)，比平均太赫兹吸收性能达到1.71×10⁴dB g^-1cm³。

实施例2：

通过下述方法制备碳纳米管/石墨烯体相复合材料：

1)通过改进的经典Hummer’s法制备片层直径大小约为20μm的单层氧化石墨烯，取0.1g单层氧化石墨烯，充分均匀分散在100ml乙醇-丙酮10:1的混合液中，得到浓度为1.0mgcm^-3的单层氧化石墨烯分散液(GO分散液)；将买来的碳纳米管混合硝酸/硫酸(1/3，V/V)，在140℃条件下冷凝回流24h，除去杂质，将碳纳米管配置为浓度2.0mg cm^-3的乙醇-丙酮10：1混合分散液；

2)取30mL步骤1中的GO分散液及30ml步骤1中的碳纳米管分散液混合，得到的混合分散液中，GO含量为0.5mg cm^-3，GO与碳纳米管质量比为1：2；

3)将步骤2中的混合分散液转移至容量100mL的聚四氟乙烯材质的内衬中，随后装入反应釜内，放入预设温度为200℃的烘箱，进行高温高压溶剂热反应，反应过程中压强可达1.5～3MPa，反应时间为8小时；

4)待反应釜冷却至室温后，取出碳纳米管/石墨烯凝胶状材料，浸渍于与步骤3同种的反应混合溶剂内；

5)将步骤4所得碳纳米管/石墨烯凝胶状材料的浸渍液分别按水与浸渍液体积比1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、10:0的比例逐渐置换为纯水溶液，得到浸渍于纯水中的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料；

6)将步骤5所得浸渍于纯水溶液中的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料在液氮温度下进行冷冻处理，随后利用冻干机直接使得水分升华，得到结构稳定的碳纳米管/石墨烯体相材料；

7)将步骤6所得的碳纳米管/石墨烯体相材料放入管式炉，在惰性气氛流动下，于1000℃下进行高温焙烧2h，制得碳纳米管/石墨烯体相复合材料，记为MG100021(相关表征见图1-图2)；

8)将步骤7所得的碳纳米管/石墨烯体相材料切割成厚度3mm、直径2.5cm的待测样品；

9)将步骤8所得样品置于透射式太赫兹时域光谱系统中进行太赫兹屏蔽性能的测试(见图3)。在0.1THz-1.6THz范围内，碳纳米管/石墨烯体相复合材料的太赫兹屏蔽性能表现优异，整个测试频段的屏蔽值均超过20dB，最大屏蔽值达到41dB(见图4)，比平均太赫兹屏蔽系数达到3.86×10⁴dB g^-1cm³。而且样品的电磁性质也通过太赫兹时域光谱系统数据计算求得(见图5)，样品的折射率最大值仅1.26，随着频率升高其逐渐降至1.03，与空气折射率比较接近；消光系数最高达到0.53，随着频率升高其逐渐变为0.07；介电常数实部与虚部最大值为1.3、1.4，随着频率升高其逐渐降为1.06、0.14；

10)将步骤9中所获得的样品电磁性质进行理论模拟，计算样品的太赫兹隐身性能。建立太赫兹反射式测试模型(见图6)，计算得到样品的太赫兹隐身性能，在0.1THz-1.6THz频率范围内，样品的反射损耗值均超过10dB的合格吸收，合格带宽覆盖整个测试频段，最大反射损耗值高达29dB(见图7)，比平均太赫兹吸收性能达到3.0×10⁴dB g^-1cm³。

实施例3：

通过下述方法制备碳纳米管/石墨烯体相复合材料：

1)通过改进的经典Hummer’s法制备片层直径大小约为20μm的单层氧化石墨烯，取0.1g单层氧化石墨烯，充分均匀分散在100mL乙醇-丙酮10:1的混合液中，得到浓度为1.0mgcm^-3的单层氧化石墨烯分散液(GO分散液)；将买来的碳纳米管混合硝酸/硫酸(1/3，V/V)，在140℃条件下冷凝回流24h，除去杂质，将碳纳米管配置为浓度2.0mg cm^-3的乙醇-丙酮10：1混合分散液；

2)取30mL步骤1中的GO分散液、2.143mL步骤1中的碳纳米管分散液加入到27.857mL乙醇-丙酮10:1的混合液中，搅拌均匀得到的混合分散液，其中，GO含量为0.5mgcm^-3，GO与碳纳米管质量比为7：1；

3)将步骤2中的混合分散液转移至容量100mL的聚四氟乙烯材质的内衬中，随后装入反应釜内，放入预设温度为200℃的烘箱，进行高温高压溶剂热反应，反应过程中压强可达1.5～3MPa，反应时间为8小时；

4)待反应釜冷却至室温后，取出碳纳米管/石墨烯凝胶状材料，浸渍于与步骤3同种的反应混合溶剂内；

5)将步骤4所得碳纳米管/石墨烯凝胶状材料的浸渍液分别按水与浸渍液体积比1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、10:0的比例逐渐置换为纯水溶液，得到浸渍于纯水中的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料；

6)将步骤5所得浸渍于纯水溶液中的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料在液氮温度下进行冷冻处理，随后利用冻干机直接使得水分升华，得到结构稳定的碳纳米管/石墨烯体相材料；

7)将步骤6所得的碳纳米管/石墨烯体相材料放入管式炉，在惰性气氛流动下，于1500℃下进行高温焙烧2h，制得碳纳米管/石墨烯体相复合材料，记为MG150017；

8)将步骤7所得的碳纳米管/石墨烯体相材料切割成厚度3mm、直径2.5cm的待测样品；

9)将步骤8所得样品置于透射式太赫兹时域光谱系统中进行太赫兹屏蔽性能的测试(见图3)。在0.1THz-1.6THz范围内，碳纳米管/石墨烯体相复合材料的太赫兹屏蔽性能表现优异，整个测试频段的屏蔽值均超过10dB，最大屏蔽值达到33.4dB(见图4)，比平均太赫兹屏蔽系数达到4.09×10⁴dB g^-1cm³。而且样品的电磁性质也通过太赫兹时域光谱系统数据计算求得(见图5)，样品的折射率最大值仅1.24，随着频率升高其逐渐降至1.01，与空气折射率比较接近；消光系数最高达到0.53，随着频率升高其逐渐变为0.06；介电常数实部与虚部最大值为1.26、1.31，随着频率升高其逐渐降为1.02、0.12；

10)将步骤9中所获得的样品电磁性质进行理论模拟，计算样品的太赫兹隐身性能。建立太赫兹反射式测试模型(见图6)，计算得到样品的太赫兹隐身性能，在0.1THz-1.6THz频率范围内，样品的反射损耗值均超过10dB的合格吸收，合格带宽覆盖整个测试频段，最大反射损耗值高达31dB(见图7)，比平均太赫兹吸收性能达到3.6×10⁴dB g^-1cm³。

实施例4：

通过下述方法制备碳纳米管/石墨烯体相复合材料：

1)通过改进的经典Hummer’s法制备片层直径大小约为20μm的单层氧化石墨烯，取0.1g单层氧化石墨烯，充分均匀分散在100mL水中，得到浓度为1.0mg cm^-3的单层氧化石墨烯分散液(GO分散液)；将买来的碳纳米管混合硝酸/硫酸(1/3，V/V)，在140℃条件下冷凝回流24h，除去杂质，将碳纳米管配置为浓度2.0mg cm^-3的水溶液。

2)取30mL步骤1中的GO分散液及30ml步骤1中的碳纳米管分散液混合，得到的混合分散液中，GO含量为0.5mg cm^-3，GO与碳纳米管质量比为1：2；

3)将步骤2中的混合分散液转移至容量100mL的聚四氟乙烯材质的内衬中，随后装入反应釜内，放入预设温度为160℃的烘箱，进行高温高压水热反应，反应过程中压强可达1.5～3MPa，反应时间为8小时；

4)待反应釜冷却至室温后，取出碳纳米管/石墨烯凝胶状材料，浸渍于与步骤3同种的反应溶剂(即水)内；

5)将步骤4所得浸渍于纯水中的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料在液氮温度下进行冷冻处理，随后利用冻干机直接使得水分升华，得到结构稳定的碳纳米管/石墨烯体相材料；

6)将步骤5所得的碳纳米管/石墨烯体相材料放入管式炉，在惰性气氛流动下，于100℃下进行高温焙烧2h，制得碳纳米管/石墨烯体相复合材料。

上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，并根据需要进行任意组合，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.碳纳米管/石墨烯体相复合材料，所述复合材料包含碳纳米管和还原氧化石墨稀，所述复合材料的孔隙率为90％以上、92％以上、95％以上、97％以上或99％以上。

2.如权利要求1所述的复合材料，其中：

任选地，所述复合材料的孔径为约30μm-约150μm或约50μm-约100μm；

任选地，所述复合材料中碳纳米管与还原氧化石墨烯的质量比为25:1～1:15，15:1～1:5，10:1～1:1，或5:1～2:1；

任选地，所述复合材料的密度为0.5mg·cm^-3～10.0mg·cm^-3，或1.0mg·cm^-3～2.0mg·cm^-3；

任选地，所述复合材料的折射率为1～5、1～2或1～1.2，不包括本数1；

任选地，所述复合材料的消光系数为0～2、1～2或1.5～2，不包括本数0。

3.如权利要求1或2所述的复合材料，所述复合材料能对电磁波进行隐身和屏蔽；

任选地，所述复合材料能对太赫兹波进行隐身和屏蔽；

任选地，所述复合材料能对0.1THz～10THz频率范围的电磁波进行隐身和屏蔽；

任选地，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的电磁波的最大屏蔽值不小于5dB、不小于10dB、不小于20dB或不小于41dB；

任选地，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的电磁波的最大反射损耗值不小于5dB、不小于10dB、不小于20dB或不小于31.5dB；

任选地，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的电磁波的屏蔽值均超过5dB、超过10dB、超过15dB或超过20dB；

任选地，所述复合材料对0.1THz～1.6THz频率范围的各个频率的电磁波的反射损耗值均超过5dB、超过10dB、超过12dB或超过15dB；

任选地，所述复合材料在0.1THz～1.6THz频率范围的比平均太赫兹波屏蔽系数不小于3.0×10²dB g^-1cm³、不小于3×10³dB g^-1cm³、不小于3×10⁴dB g^-1cm³或不小于3.86×10⁴dBg^-1cm³；

任选地，所述复合材料在0.1THz～1.6THz频率范围的比平均太赫兹波吸收性能不小于2.0×10²dB g^-1cm³、不小于2×10³dB g^-1cm³、不小于2×10⁴dB g^-1cm³或不小于3.0×10⁴dB g^-1cm³。

4.碳纳米管/石墨烯体相复合材料的制备方法，其包括：

将氧化石墨烯和碳纳米管分散在水、有机溶剂或它们的混合物中，得到混合液；

使所述混合液进行水热反应、溶剂热反应或混合溶剂热反应，得到含有水和/或有机溶剂的碳纳米管/石墨烯凝胶状材料；

去除凝胶状材料中的水和有机溶剂；

将去除水和有机溶剂后的所得材料进行焙烧，得到碳纳米管/石墨烯体相复合材料；

其中所述复合材料包含碳纳米管和还原氧化石墨稀。

5.如权利要求4所述的制备方法，其中：

任选地，所述有机溶剂选自异丙醇、正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物；

任选地，去除凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物的步骤为：将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水，再去除凝胶状材料中的水；

任选地，去除凝胶状材料中的水的步骤包括冷冻干燥；

任选地，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯或寡层氧化石墨烯；

任选地，所述混合液中氧化石墨烯的含量为0.2mg·cm^-3～5mg·cm^-3，0.5mg·cm^-3～3mg·cm^-3，或1mg·cm^-3～2mg·cm^-3；

任选地，所述混合液中碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为20:1～1:20，10:1～1:10，5:1～1:5或2:1～1:2；

任选地，其中水热反应、溶剂热反应和混合溶剂热反应中的反应温度为140℃-220℃或160℃-200℃；反应压强为1.5MPa～3MPa或2MPa～2.5MPa；和/或反应时间为8h-20h或12h-16h；

任选地，所述焙烧在惰性气氛中进行；

任选地，焙烧的温度为100℃-2000℃、600℃-1200℃、1000℃-2000℃或1500℃-2000℃；和/或焙烧时间为0.5h-8h或2h-4h。

6.如权利要求5所述的制备方法，其中：

任选地，所述混合液的制备包括以下步骤：将氧化石墨烯及碳纳米管分别分散在溶剂中得到两种分散液，再将两种分散液进行混合得到所述混合液；其中任选地，用于分散氧化石墨烯的溶剂和用于分散碳纳米管的溶剂是相同的或不同的，优选相同的；

任选地，用于分散氧化石墨烯的溶剂和用于分散碳纳米管的溶剂各自独立地选自水、异丙醇、正己烷、环己烷、甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上任意比例的混合物；

优选地，将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水的步骤为：将凝胶状材料相继静置于一系列所述有机溶剂与水的混合液中并且最后静置于纯水中，其中所述一系列混合液中的水的比例依次提高，从而将凝胶状材料中的有机溶剂、或水与有机溶剂的混合物置换为水；其中任选地，在将凝胶状材料静置于一系列所述有机溶剂与水的混合液中之前，将凝胶状材料先置于前述溶剂热反应或混合溶剂热反应时所使用的溶剂中。

任选地，所述冷冻干燥在保持凝胶状材料的微观结构不塌陷且宏观结构不变形的条件下进行；

任选地，去除凝胶状材料中的水的步骤包括：将凝胶状材料液氮冷冻后进行干燥；

任选地，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯；

任选地，用于制备所述混合液的所述氧化石墨烯的片层直径为1μm～50μm，10μm～30μm或15μm～25μm；

任选地，用于制备所述混合液的碳纳米管的管径为20nm～40nm，和/或长度为5μm～15μm；

任选地，将用于制备所述混合液的碳纳米管进行酸预处理；

任选地，所述酸预处理步骤包括：将碳纳米管与硝酸和硫酸的酸混合液混合后进行冷凝回流。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法制得的碳纳米管/石墨烯体相复合材料。

8.如权利要求1-3、7中任一项所述的碳纳米管/石墨烯体相复合材料在用作或者用于制备电磁波隐身材料或电磁波屏蔽材料中的用途。

9.如权利要求8所述的用途，其中：

任选地，所述电磁波为太赫兹波；

任选地，所述电磁波频率范围为0.1THz～10THz；

任选地，所述电磁波频率范围为0.1THz～1.6THz。

10.电磁波隐身材料或装置、或者电磁波屏蔽材料或装置，其包含如权利要求1-3、7中任一项所述的碳纳米管/石墨烯体相复合材料。

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