超輕石墨烯氣凝膠制備全部文書結(jié)題報(bào)告

1、目錄第一部分：項(xiàng)目內(nèi)容誠信第二部分：項(xiàng)目簡介第三部分：文獻(xiàn)綜述第四部分：設(shè)計(jì)方案論證第五部分：原始實(shí)驗(yàn)第六部分：結(jié)題()報(bào)告第七部分：專利受理書第八部分：心得體會(huì)1 / 50第一部分：項(xiàng)目內(nèi)容誠信本項(xiàng)目小組鄭重：所呈交的項(xiàng)目內(nèi)容(包括文獻(xiàn)資料綜述、研究或設(shè)計(jì)方案論證材料、經(jīng)整理歸類的原始、或設(shè)計(jì)報(bào)告、實(shí)物、軟件、專利、心得體會(huì)、電子展板等各項(xiàng)成果支撐材料和相關(guān)的電子文檔即光盤），是本小組在相關(guān)的指導(dǎo)下，小組全體成員合作進(jìn)行研究工作所取得的成果。項(xiàng)目內(nèi)容所包括的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、實(shí)物、圖片、軟件、專利等資料均已經(jīng)注明引用及其出處，對(duì)本項(xiàng)目成果的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在項(xiàng)目內(nèi)容中以明確方式表

2、明。本小組全體成員完全本的法律后果，項(xiàng)目內(nèi)容因而造成的任。之處，本小組全體成員愿意承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)項(xiàng)目組簽名：項(xiàng)目組成員簽名：指導(dǎo)簽名：年月日2 / 50第二部分：項(xiàng)目簡介對(duì)于當(dāng)下很熱門的材料石墨烯，以及吸聲機(jī)理的認(rèn)識(shí)，我們了解到石墨烯氣凝膠質(zhì)輕、耐腐蝕、阻燃的宏觀特性和目前普遍使用的復(fù)合吸聲材料的一些不足之處，我們研究了把石墨烯做成氣凝膠之后它對(duì)聲音的吸收效果，還用SEM 表征氣凝膠的表面微觀結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目完成了以下石墨烯氣凝膠的工藝：1. 以天然石墨（GO）為起始原料，采用 hummers 方法氧化石墨得到氧化石墨烯；2. 然后將氧化石墨烯溶液進(jìn)行還原反應(yīng)，得到石墨烯水凝膠塊體，進(jìn)一步冷凍干

3、燥除去水分獲得石墨烯氣凝膠；3. 或者直接將氧化石墨烯溶液先進(jìn)行冷凍干燥得到氧化石墨烯氣凝膠，再進(jìn)行高溫還原轉(zhuǎn)變?yōu)槭饽z；4. 測試石墨烯氣凝膠的吸聲特性，采用 SEM 表征氣凝膠孔隙大小，研究孔隙率大小、孔徑梯度分布等微觀結(jié)構(gòu)因素對(duì)吸聲性能的影響；5. 調(diào)節(jié)冷凍干燥和膠材料。還原的工藝參數(shù)，獲得孔隙可調(diào)的高效吸聲石墨烯氣凝利用上述的實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線，我們出不同氧化石墨烯溶液，并且得到不同孔隙率的石墨烯氣凝膠，經(jīng)過駐波管的測試，我們得到了相當(dāng)滿意的結(jié)果石墨烯氣凝膠具有很好的吸聲性能，并且不同孔隙率的氣凝膠的嵌合會(huì)使吸聲頻帶更大，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)使石墨烯或者說是石墨烯氣凝膠有更廣闊的應(yīng)用，我

4、們可以先在一些更加或者高端的地方使用，然后逐漸地降低成本，使“石墨烯氣凝膠”逐步取代“硅”， 本項(xiàng)目理念創(chuàng)新，成果應(yīng)用廣。石墨烯氣凝膠能夠?qū)掝l帶地吸聲測試的實(shí)現(xiàn)不僅能夠擴(kuò)大石墨烯這一熱門產(chǎn)業(yè)甚至說是產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，而且可以藉此尖端設(shè)備開展未知領(lǐng)域。性前沿科學(xué)研究，探索科學(xué)上的3 / 50第三部分：文獻(xiàn)綜述目錄一、石墨烯的前世今生與未來（1.1）石墨烯的橫空出世（1.2）石墨烯與碳納米管的不同（1.3）不同的未來（1.4）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛市場潛力無限二、石墨烯氣凝膠的及其特性（2.1）石墨烯氣凝膠的（2.2）微觀和宏觀結(jié)構(gòu)特性三、關(guān)于噪聲和吸聲方法的討論（3.1）吸聲材料的廣泛應(yīng)用（3.2）石墨烯氣凝

5、膠的特點(diǎn)和吸聲特性4 / 50一、石墨烯的前世今生與未來（1.1）石墨烯的橫空出世】5 / 50石墨烯與碳納米管：一樣的前生，不一樣的今世，更是迥異的未來。石墨烯作為石墨（及后來的碳納米管）的基本結(jié)構(gòu)單元在理論上已被研究長達(dá) 60 余年。在 Geim 和 Novoselov 的工作之前，薄層石 墨已有多處。例如，哥侖大學(xué)（Columbia University）【1】的 Philip Kim【2】和德克薩斯大學(xué)澳斯汀分校（University of Texas at Austin）的 Rodney Rouff【3】（當(dāng)時(shí)在 Washington University）對(duì)石墨剝離薄層石墨片進(jìn)行過

6、研究，很可惜未得到單層石墨烯。這千呼萬喚始出來的矜持的姿態(tài)就注定了石墨烯高貴華麗的今生【42010 年 10 月 4 日，獎(jiǎng)揭曉，獲獎(jiǎng)?wù)呤怯鼜厮固卮髮W(xué)物理和天文學(xué)院的 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov，(他們兩個(gè)是師徒關(guān)系，都出生于 )獲獎(jiǎng)理由為“二 材料石墨烯（graphene）方面的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”。從 2004 年石墨烯被 剝離至 2010 年斬獲 獎(jiǎng)，是什么魔力讓這一看似“普通”的碳材料在短短的 6 年時(shí)間內(nèi)締造了一個(gè) 神話？而回眸看其同族兄弟碳納米管，自 1991 年被發(fā)現(xiàn)至今近 20 年，歷經(jīng)風(fēng)雨，幾經(jīng)沉浮，不過是“為他人做嫁衣裳”。（1.2）石墨

7、烯與碳納米管的不同【5】石墨烯即為“單層石墨片”，是 石墨的基本結(jié)構(gòu)單元；而碳納米管是由石墨烯卷曲而成的圓筒結(jié)構(gòu)（圖 1）。作為一維（1D）和二維（2D）納米材料的代表者，二者在結(jié)構(gòu)和性能上具有互補(bǔ)性。從結(jié)構(gòu)上來看，碳納米管是碳的一維晶體結(jié)構(gòu)；而石墨烯僅由單碳原子層 ，是真正意義上的二維晶體結(jié)構(gòu)。從性能上來看，石墨烯具有可與碳納米管相媲美或更優(yōu)異的特性，例如高電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率、 子遷移率、自由的電子移動(dòng)空間、高強(qiáng)度和剛度等。目前，關(guān)于碳納米管的研究，無論在 技術(shù)、性能表征及應(yīng)用探索等方面都已經(jīng)達(dá)到了一定的深度和廣度。組成及結(jié)構(gòu)上的緊密 ，使二者在研究方法上具有許多相通之處。事實(shí)上，很多 石墨烯的

8、研究最開始都是受到碳納米管相關(guān)研究的啟發(fā)而開展起來的。6 / 50圖 1 ：石墨烯與碳納米管石墨烯的發(fā)展歷程與碳納米管極為類似。在碳納米管被發(fā)現(xiàn)之前，碳的晶體結(jié)構(gòu)主要有三種：石墨、石和富勒烯（以 C60 為代表【6】）。當(dāng)時(shí)，對(duì)于碳（已工業(yè)化應(yīng)用）和碳納米都已經(jīng)有了很充分的研究；在碳納米管被發(fā)現(xiàn)【7】之后，人們開始關(guān)注碳納米管與碳納米之間的異同。從表面上看，在晶體結(jié)構(gòu)上，碳納米的晶化程度相對(duì)較差，缺陷較多，石墨層片排列不連續(xù)，直徑較大，并不真正屬于碳的晶體結(jié)構(gòu)， 或者僅算是石墨的一種衍生物。如果單從這一點(diǎn)來看，碳納米管的出現(xiàn)似乎僅是碳納米的一個(gè)延伸。因此，有一些人并不把碳納米管的發(fā)現(xiàn)歸功于 S

9、umio Iijima【8】。事實(shí)上， 碳納米管的發(fā)現(xiàn)意義體現(xiàn)在人類觀念的更新，標(biāo)志著對(duì)碳晶體結(jié)構(gòu)（甚至整個(gè)碳范式）有了更為深入的認(rèn)識(shí)，是本質(zhì)上邁進(jìn)的一大步。尤其是碳納米管、雙壁和薄壁碳納米管的可控為充分認(rèn)識(shí)碳納米管的性能奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。值得一提的是，一些碳納米管的方法大都借鑒自碳納米（如化學(xué)氣相沉積法）。在一些早期研究中，對(duì)碳納米和碳納米管的區(qū)分并不十分嚴(yán)格。對(duì)比石墨烯與碳納米管（圖 2），可顯見類似的發(fā)展軌跡。在石墨烯在實(shí)驗(yàn)上被發(fā)現(xiàn)之前，一些微小石墨晶粒、晶須或石墨層片（層數(shù)較多）就已經(jīng)被出來并被廣泛研究。膨脹石墨也是基于剝離石墨的理念，相關(guān)技術(shù)發(fā)展純熟，工業(yè)化應(yīng)用已久。同、雙壁、薄

10、壁碳納米管之間的關(guān)系類似，除了嚴(yán)格意義上的石墨烯(單層) 外，雙層和少數(shù)層石墨層片在結(jié)構(gòu)和性能上也區(qū)別于塊體石墨，在廣義上也被墨烯的范疇。（1.3）不同的未來雖然石墨烯與碳納米管有著類似的前生，卻很可能擁有不一樣的未來 有多方面， 但最終可歸結(jié)為一維材料與二維材料之爭。納米線、納米管在同薄膜材料的較量中往往處于劣勢。以碳納米管為例，單根碳納米管可被視作一根具有高長徑比的 ，但目前的 和組裝技術(shù)還無法獲得具有宏觀 的碳納米管晶體，從而限制了碳納米管的應(yīng)用。石墨烯的優(yōu)勢在于本身即為二維晶體結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)大面積連續(xù)生長，將 Bottom-up 和 Top-down 結(jié)合起來，未來應(yīng)用前景光明。另外，石

11、墨烯更受 家的青睞，是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、解決科學(xué)石墨烯在電子行業(yè)的應(yīng)用中研發(fā)的方向主要有四個(gè)領(lǐng)域，一、石墨烯可替代晶硅應(yīng)用在將領(lǐng)域，將速度提高到 THZ 級(jí)別，運(yùn)行速度極大提高。全球每年半導(dǎo)體晶硅的需求量在 2500 噸左右，石墨烯如果替代十分之一的晶硅制成高端集成電路，市場容量至少在 5000 億元以上?！?】二、石墨烯制成的鋰離子電池負(fù)極材料能夠大幅提高電池性能。全球每年負(fù)極材料的需求量在 2.5 萬噸以上，并保持 20%以上增長。石墨烯作為負(fù)極材料應(yīng)用在十分之一的鋰離子電池中，其需求量也在 250 噸以上。例如：中國寶安，在研發(fā)方面，公司已完成高倍率、高容量的鈦酸鋰(LTO)開發(fā)和，實(shí)現(xiàn)批量

12、生產(chǎn)和銷售；實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電石墨的開發(fā)并部分銷售；實(shí)現(xiàn)碳納米導(dǎo)電液的開發(fā)和生產(chǎn)；石墨烯正在進(jìn)行中試工藝的開發(fā)和中試線組建?！?0】三、石墨烯制成的超級(jí)電容器，充電時(shí)間只需 1 毫秒。2010 年全球超級(jí)電容市場規(guī)模在 50 億，并保持著 20%的增長率，隨著未來超級(jí)電容器的放量，石墨烯的應(yīng)用空間巨大。四、石墨烯可以替代 ITO 作為導(dǎo)電材料制成顯示器件。預(yù)計(jì) 2011 年全球 ITO 導(dǎo)電的需求量在 8500-9500 萬片，石墨烯的替代空間巨大。【11】二、石墨烯氣凝膠的及其特性（2.1）石墨烯氣凝膠的石墨烯氣凝膠的主要有六種方法：1 機(jī)械剝離法、2 化學(xué)氧化法、3 晶體外延生、4 化學(xué)氣相沉積法、

13、5 有機(jī)法和6 碳納米管剝離法等。1、微機(jī)械剝離法2004 年，Geim 等首次用微機(jī)械剝離法，地從高定向熱裂解石墨(highlyoriented pyrolytic graphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim 研究組利用這一方法了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的。微機(jī)械剝離法可以出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)要求，目前只能作為小規(guī)模。7 / 50問題的理想平臺(tái)，這也是促成其本次獲獎(jiǎng)的主要因素。碳納米管地位尷尬，不可能給物理獎(jiǎng)， 給個(gè)化學(xué)獎(jiǎng)也不太像，何況已有 C60 在先。（1.4）石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 市場潛力無限2、

14、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition，CVD)首次在規(guī)?；┑膯栴}方面有了新的(參考化學(xué)氣相沉積備高質(zhì)量石墨烯)。CVD 法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的 Kong 等、韓國成均館大學(xué)的 Hong 等和普渡大學(xué)的 Chen 等在利用 CVD備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳?xì)怏w，如：碳?xì)浠衔?，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學(xué)刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。這種薄膜在透光率為 80%時(shí)電導(dǎo)

15、率即可達(dá)到 1.1×106S/m，成為目前透明導(dǎo)電薄膜的潛在替代品。用 CVD 法可以出高質(zhì)量大面積的石墨烯，但是理想的基片材料鎳的價(jià)格太昂貴，這可能是影響石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)的重要因素。CVD 法可以滿足規(guī)?；哔|(zhì)量石墨烯的要求，但成本較高，工藝復(fù)雜。3、氧化-還原法氧化-還原備成本低廉且容易實(shí)現(xiàn)，成為石墨烯的最佳方法，而且可以穩(wěn)定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯不易分散的問題。氧化-還原法是指將天然石墨與強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨(GO)，經(jīng)過超聲分散成氧化石墨烯(單層氧化石墨)，加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團(tuán)，如羧基、環(huán)氧基和羥基，得到石墨烯。氧化-還原法被提出后，以其簡

16、單易行的工藝成為石墨烯的最簡便的方法，得到廣大石墨烯研究者的青睞。Ruoff 等發(fā)現(xiàn)通過加入化學(xué)物質(zhì)例如二甲肼、對(duì)苯二酚、硼氫化鈉(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基團(tuán)，就能得到石墨烯。氧化-還原法可以穩(wěn)定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯難以分散在溶劑中的問題。氧化-還原法的缺點(diǎn)是宏量容易帶來廢液污染和的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五、七等拓?fù)淙毕莼虼嬖?OH 基團(tuán)的結(jié)構(gòu)缺陷，這些將導(dǎo)致石墨烯部分電學(xué)性能的損失，使石墨烯的應(yīng)用受到限制?！?2】4、溶劑剝離法溶劑剝離法的原理是將少量的石墨分散于溶劑中，形成低濃度的分散液，利用超聲波的作用破壞石墨層間的力，此時(shí)溶劑可以8 / 50石墨層間，進(jìn)

17、行層層剝離，出石墨烯。此方法像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，可以高質(zhì)量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的產(chǎn)率最高(大約為 8%)，電導(dǎo)率為 6500S/m。研究發(fā)現(xiàn)高定向熱裂解石墨、熱膨脹石墨和微晶人造石墨適合用于溶劑剝離備石墨烯。溶劑剝離法可以高質(zhì)量的石墨烯，整個(gè)液相剝離的過程沒有在石墨烯的表面引入任何缺陷，為其在微電子學(xué)、多功能復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的應(yīng)用前景。缺點(diǎn)是產(chǎn)率很低。5、溶劑熱法溶劑熱法是指在特制的密閉反應(yīng)器(高壓釜)中，采用作為反應(yīng)介質(zhì)，通過將反應(yīng)體系加熱至臨界溫度(或接近臨界溫度)，在反應(yīng)體系中自身產(chǎn)生高壓而進(jìn)行材料的一種有效方法。溶劑熱法解決了規(guī)?；┑膯?/p>

18、題，同時(shí)也帶來了電導(dǎo)率很低的影響。為解決由此帶來的不足，研究者將溶劑熱法和氧化還原法相結(jié)合出了高質(zhì)量的石墨烯。Dai 等發(fā)現(xiàn)溶劑熱條件下還原氧化石墨烯的石墨烯薄膜電阻小于傳統(tǒng)條件下石墨烯。溶劑熱法因高溫高壓封閉體系下可高質(zhì)量石墨烯的特點(diǎn)越來越受科學(xué)家的關(guān)注。溶劑熱法和其他方法的結(jié)合將成為石墨烯的又一亮點(diǎn)。【13】6、其它方法石墨烯的方法還有高溫還原、光照還原、外延晶體生、微波法、電弧法、電化學(xué)法等。下面重點(diǎn)講解一下 Hummers 制作工藝：1 氧化石墨的：在干燥的錐形瓶中加入 230mL98%的濃硫酸，低溫冷卻至 04，強(qiáng)力攪拌下加入 10g 的天然鱗片石和 5g 硝酸鉀的固體混合物，待完全

19、溶解后，分 6 次加入 30g 高錳酸鉀，溫度在 1015之間攪拌反應(yīng) 2.5h，溶液呈墨綠色。然后將錐形瓶置于 35的恒溫水浴中，繼續(xù)攪拌 30min，用溫?zé)岬娜ルx子水稀釋反應(yīng)液，再加 5%雙氧水，攪拌，此時(shí)溶液呈金黃色。趁熱過濾，用 5%鹽酸和無水乙醇進(jìn)行離心 5 次去離子水充分洗滌，棕黃色沉淀至 pH7，并用氯化鋇溶液檢測濾液中午硫酸根離子的存在。將棕黃色的沉淀物在 60扥烘烤箱中干燥 48h，淹沒過后篩，的氧化石墨粉末，保存?zhèn)溆??！?4】2 石墨烯氣凝膠的：【15】9 / 50超聲分散于水中得到氧化石墨烯水分散液接著可以按兩個(gè)方案來做（如下圖所示）（2.2）微觀和宏觀結(jié)構(gòu)特性力學(xué)性能：

20、10 / 50熱學(xué)性能：磁學(xué)性能：三、（3.1）吸聲材料的廣泛應(yīng)用以及優(yōu)缺點(diǎn)：利用吸聲材料來吸聲降噪是治理噪聲污染的重要途徑之一。闡述了共振吸聲11 / 50材料與多孔吸聲材料吸聲降噪的機(jī)理，較為詳細(xì)的介紹了各種吸聲材料的分類、研究與應(yīng)用及性能評(píng)價(jià)，對(duì)吸聲材料未來研究發(fā)展趨勢加以展望。噪聲污染已成為當(dāng)代世界性的問題，同水污染和大氣污染一起被列為全球三大污染 。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通事業(yè)的迅速發(fā)展，噪聲污染日趨嚴(yán)重，它對(duì)人們身心健康的危害，日益為人們所認(rèn)識(shí)和關(guān)注，并且在人口密集、發(fā)達(dá)的大中城市，噪聲污染的程度越加嚴(yán)重，成為環(huán)境治理過程中倍受關(guān)注的熱點(diǎn)問題。對(duì)噪聲的防治措施主要是聲源和采用吸聲材料

21、。聲源主要是通過改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高和裝配質(zhì)量，以降低聲源的輻射能量；而實(shí)際應(yīng)用中最有效的噪聲治理則是通過采用吸聲材料來達(dá)到降噪的效果。【16】1.吸聲機(jī)理按吸聲機(jī)理的差異，吸聲材料可分為共振吸聲材料和多孔吸聲材料兩大類。共振吸聲材料相當(dāng)于多個(gè)亥姆吸聲共振器并聯(lián)而成的共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)聲波垂射到材料表面時(shí)，材料內(nèi)及周圍的空氣隨聲波一起來回振動(dòng)，相當(dāng)于一個(gè)活塞，它反抗體積速度的變化是個(gè)慣性量。材料與壁面間的空氣層相當(dāng)于一個(gè)彈簧，它可以起到聲壓變化的作用。不同頻率的聲波人射時(shí)，這種共振系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不同的響應(yīng)。當(dāng)入射聲波的頻率接的固有頻率時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)空氣的振動(dòng)很強(qiáng)烈，聲能大量損耗，即聲吸收最大。相反，當(dāng)入射

22、聲波的頻率遠(yuǎn)離系統(tǒng)固有的共振頻率時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)空氣的振動(dòng)很弱，因此吸聲的作用很小?？梢姡@種共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)隨頻率而變化，最高吸聲作用出現(xiàn)在系統(tǒng)的共振頻率處。多孔材料內(nèi)部具有大量細(xì)微孔隙，孔隙間彼此貫通，孔隙深人材料內(nèi)部且通過表面與外界相通，當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí)，一部分在材料表面反射掉，另一部分則透入到材料內(nèi)部向前。在過程中，引起孔隙的空氣運(yùn)動(dòng)，與形成的固體筋絡(luò)發(fā)生摩擦，由于粘滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌簟Ｍ瑫r(shí)，小的空氣和與之間的熱交換引起的熱損失也使聲能衰減。此外，聲波在鋼性壁面反射后，經(jīng)過材料回到其表面時(shí)，一部分聲波透射到空氣中，一部分又反射回材料內(nèi)部。聲波通過這種反復(fù)，

23、使能量不斷轉(zhuǎn)換耗散，如此反復(fù)，直到平衡，進(jìn)一步降低了部分聲能。2.共振吸聲材料21 薄板共振吸聲材料12 / 50用各類薄板固定在骨架上，板后留有空腔就了薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)聲波入射到該結(jié)構(gòu)時(shí)，薄板在聲波交變激發(fā)下被迫振動(dòng)，使板心彎曲變形，出現(xiàn)了板內(nèi)部摩擦損耗，而將機(jī)械能變?yōu)闊崮?。在共振頻率時(shí)，消耗聲能最大。共振頻率 f0 的計(jì)算式如下：f0=600/M0L式中 M0 為板材的面密度(kgm2)；L 為板后空氣層的厚度(cm)。在同一材料中，板越厚，共振頻率越低；其后的空氣層越大，共振頻率也越低。這類結(jié)構(gòu)在劇場中應(yīng)用最廣。在觀眾廳、排練廳和琴室內(nèi)的膠合板護(hù)墻即為薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)。共振頻率一般在

24、 60315Hz 范圍內(nèi)。如在板后空腔內(nèi)或龍骨邊緣填以多孔吸聲材料，可將吸聲頻帶展寬?！?7】22 穿孔板共振吸聲材料在薄板上穿孔，并離結(jié)構(gòu)層一定距離安裝，就形成穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。金屬板制品，膠合板、硬質(zhì)板、石膏板和石棉水泥板等，在其表面開一定數(shù)量的孔，其后具有一定厚度的封閉空氣層就組成了穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。它的吸聲性能是和板厚、孔徑、孔距、空氣層的厚度以及板后所填的多孔材料的性質(zhì)和位置有關(guān)?！?8】它的吸聲特性是以一邊的頻率為中心呈 “山”形，主要是吸收中、低頻的聲能。穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)空腔聲材料時(shí)，最大吸聲系數(shù)約為 03-06，這時(shí)穿孔率不宜過大，以 1 一 50比較合適。穿孔率大，則吸聲系數(shù)峰

25、值下降，且吸聲帶寬變窄。在穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)空腔內(nèi)放置多孔吸聲材料，可增大吸聲系數(shù)，并展寬有效吸聲頻帶，尤其當(dāng)多孔材料貼近穿孔板時(shí)吸聲效果最好。23 微穿孔板共振吸聲材料【19】由于穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)存在吸聲頻帶較窄的缺點(diǎn)，近年來國內(nèi)研制出了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。著名聲學(xué)教授等奠定了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)，給出了具體設(shè)計(jì)方法，可以設(shè)計(jì)制造各種型式的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。通常，采用板厚、孔徑均在 1 mm 以下，穿孔率為 1 一 3 的薄金屬板(通常用鋁板)與背后空氣層組成微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。微穿孔板的密；因此比穿孔板的聲阻大，而聲質(zhì)量小，從而在吸聲系數(shù)和吸聲頻帶方面優(yōu)于穿孔板。微穿孔板結(jié)構(gòu)不需在板后配置多孔

26、吸聲材料使結(jié)構(gòu)大為簡化，同時(shí)具有衛(wèi)生、美觀、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)用微穿孔板作時(shí)，在高速氣流條件下，阻力損失較小，因此，這類材料在空的消聲結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較廣。13 / 503.多孔吸聲材料多孔材料是普遍應(yīng)用的吸聲材料，按其所選材料的物理特性和外觀，主要分為材料和材料，而材料又分為無機(jī)材料和有機(jī)材料。31 無機(jī)吸聲材料【20】無機(jī)吸聲材料主要指巖棉、棉以及硅酸鋁棉等人造無機(jī)材料。棉分為短棉、超細(xì)棉以及中級(jí)3 種。這類材料不僅具有良好的吸聲性能而且具有質(zhì)輕、不燃、不腐、不易老化等特性，在聲學(xué)工程中獲得廣泛的應(yīng)用。但由于其性脆，受潮后吸聲性能下降嚴(yán)重、環(huán)境產(chǎn)生危害等，適用范圍受到很大的限制。目前這類吸聲材料采

27、用先進(jìn)的方法，可以加工成氈狀、板狀等，經(jīng)過防潮處理后，可以生產(chǎn)出穩(wěn)定性好、吸濕率低、施工性能好的。32 有機(jī)吸聲材料早期使用的吸聲材料主要為植物制品，如棉麻、毛氈、甘蔗板、木質(zhì)板以及稻草板等有機(jī)天然材料。有機(jī)材料主要是化學(xué)，如晴綸棉、滌綸棉等。這些材料在中、高頻范圍內(nèi)具有良好的吸聲性能，但防火、防腐、防潮等性能較差，從而大大限制了其應(yīng)用。33吸聲材料根據(jù)材料的物理化學(xué)性質(zhì)的不同，吸聲材料可以分為金屬、塑料和吸聲材料。【21】331金屬吸聲材料金屬是一種新型多孔吸聲材料，經(jīng)過發(fā)泡處理在其內(nèi)部形成大量的氣泡，這些氣泡分布在連續(xù)的金屬相中孔隙結(jié)構(gòu)，使金屬把連續(xù)相金屬的特性(如強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性好、耐高溫

28、等)與分散相氣孔的特性(如阻尼性、性、絕緣性、消聲減震性等)有機(jī)結(jié)合在一起；同時(shí)，金屬還具有良好的電磁性和抗腐蝕性能 。金屬最早由美國 Ethyl 公司從 20 世紀(jì) 60 年始研究，我國對(duì)泡沫金屬的研制始于 20 世紀(jì) 80 年代?！?2】目前金屬研究已經(jīng)涉及到的金屬包括 Al、Ni、Cu、Mg 等，其中研究最多的是鋁及其合金。國內(nèi)還有人對(duì)鋁的水下聲吸收特性及影響因素進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)鋁同時(shí)具有較好的水下吸聲性能。鋁已經(jīng)應(yīng)用于空壓機(jī)房、列車發(fā)房、聲頻室、施工現(xiàn)場等吸聲領(lǐng)域，并取得了很好的效果。14 / 50332吸聲材料當(dāng)前應(yīng)用比較多的吸聲材料主要是聚氨酯。這種材料無臭、透氣、氣泡均勻、耐老化

29、、抗侵蝕，對(duì)金屬、木材、磚石、等有很強(qiáng)的粘合性。特別是硬質(zhì)聚氨酯還具有很高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和絕緣性-l引。目前我國已開發(fā)研制并生產(chǎn)了阻燃聚氨酯板。該正面有一層不影響吸聲的阻燃薄膜覆蓋，防止灰塵和油水浸入堵塞泡孔。涂有不干膠，安裝時(shí)可直接粘貼。聚氨酯板是一種性能良好的強(qiáng)吸聲體，具有阻燃性好、容重輕、耐潮、易于切割和安裝方便等特點(diǎn)，適用于機(jī)電的隔聲罩，吸聲屏障，空調(diào)，以及在影劇院、會(huì)堂、廣播室、室、電視演播室等音質(zhì)設(shè)計(jì)工程中混響時(shí)間。此外，用于吸聲材料的還有橡膠改性的聚丙烯、聚偏乙烯和聚胺酯等?！?3】333吸聲材料是以粉為原料，加入發(fā)泡劑及其它外摻劑經(jīng)高溫焙燒而成的輕質(zhì)塊狀材料，其孔隙率可達(dá) 85以上

30、板厚度的增加對(duì)吸聲系數(shù)影響不明顯，因此一般選用 20 30mm 厚的板材，可以獲得比較高的性價(jià)比。具有質(zhì)輕、不燃、不腐、不易老化、無氣味、受潮甚至吸水后不變形、易于切割、施工方便和產(chǎn)生粉塵污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于要求潔凈環(huán)境的通風(fēng)和空的消聲。由于板強(qiáng)度較低，背后不宜腔，否則容易損壞，所以靠增加空腔來提高此類材料低頻吸聲性能的方法，其效果較差。4.材料吸聲性能的評(píng)價(jià)吸聲材料的吸聲性能好壞，主要通過其吸聲系數(shù)的高、低來表示。吸聲系數(shù)是指聲波在物體表面反射時(shí)，其能量被吸收的百分率，通常用符號(hào) a 表示，a 值越大，吸聲性能就越好。a=(EiEa)Ei式中，Ea 為未被吸收的聲能，Ei 為人射總聲能

31、。由于材料的吸聲系數(shù)有關(guān)，即同一材料各個(gè)頻率的吸聲系數(shù)是不同的。我國混響室法吸聲系數(shù)測量規(guī)定的測試頻率范圍為 1005 000 Hz。降噪系數(shù)(NRC)是取 250、500、1 000 和 2 000 4 個(gè)頻帶吸聲系數(shù)的平均值。NRC=(a250+a500+a1000+a2000)415 / 50對(duì)于室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)和噪聲所用的吸聲材料，我國已制定吸聲性能等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn) GBT16731-997。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用降噪系數(shù)的大小來評(píng)定材料的吸聲性能等級(jí)。大多數(shù)材料都有一定的吸聲能力，一般把平均吸聲系數(shù)大于 02 的材料稱為吸聲材料，平均吸聲系數(shù)大于 056 的材料稱為高效吸聲材料?！?4】吸聲材料

32、的研究與應(yīng)用對(duì)于噪聲污染的治理具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的吸聲材料因其存在著諸多缺陷，如：降噪系數(shù)低、使用短、易潮解和二次污染等，已逐漸淡出市場而為新型吸聲材料所替代。多孔吸聲材料對(duì)于中高頻噪聲具有較好的吸聲效果，而共振吸聲材料則可以較好的吸收中低頻噪聲?！?5】因此，如何在研究新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)等方面，特別是在如何利用新型構(gòu)造形式最大限度地發(fā)揮吸聲材料的吸聲性能，設(shè)計(jì)出適合各種場合需求的新結(jié)構(gòu)，將是未來吸聲材料發(fā)展的一大趨勢。這就需要走材料復(fù)合的道路，把無機(jī)材料與有機(jī)材料復(fù)合，將多孔吸聲與共振吸聲相結(jié)合，開發(fā)新一代高效吸聲材料；同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)規(guī)?；瘍?yōu)質(zhì)化，吸聲材料的研

33、究任重道遠(yuǎn)【26】（32）石墨烯氣凝膠的特點(diǎn)和吸聲特性首先介紹一下相關(guān)的吸聲測量方法吸聲測量是對(duì)材料或結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)和吸聲量或者對(duì)整個(gè)房間的吸聲量進(jìn)定，以便利用已知吸聲特性的材料或結(jié)構(gòu)，物內(nèi)的噪聲，或者創(chuàng)造較為理想的聲學(xué)環(huán)境。吸聲測量的測量頻率范圍一般為 1004000 赫，有特殊要求時(shí)可以擴(kuò)大到508000 赫。在測量頻率范圍內(nèi)，其頻帶寬度為 1/3 倍頻帶或倍頻帶。吸聲測量有三種方法：駐波管法、混響室法和穩(wěn)態(tài)聲源法。駐波管法：當(dāng)平面波在前進(jìn)并受到端部壁面反射時(shí),會(huì)產(chǎn)生一反射的平面波,其方向與入射波相反。此時(shí)在會(huì)形成駐波，駐波有固定的波節(jié)和波腹。波節(jié)處的聲壓為極小值，波腹處的聲壓為極大值。當(dāng)

34、反射壁面為剛性壁面時(shí)，波節(jié)處和波腹處的聲壓差值最大。反射壁面吸收聲能的能力愈大，則反射波的聲能愈小，形成的聲壓差值也就愈小。16 / 50駐波的波節(jié)和波腹之間的距離為 /4， 為所測的波長。駐波管要有堅(jiān)硬而光滑的內(nèi)表面，通常用黃銅管或大理石板制成。為了在形成平面波，在設(shè)計(jì)和制作駐波管時(shí)，應(yīng)使管徑同最高測試頻率所對(duì)應(yīng)的波長相適應(yīng)，就是使管徑 D 大于或等于 /2, 為最高測試頻率對(duì)應(yīng)的波長；同時(shí)，為了能測量最低頻率的聲壓極大值和極小值，應(yīng)使管長 l 大于 /4, 為最低頻率對(duì)應(yīng)的波長。測量頻率為 1002000，管徑 D 為 10 厘米，管長 l為 120 厘米；超過 2000,則用 D=3 厘

35、米、l=50 厘米的銅管。當(dāng)測量消聲尖劈時(shí)，測試頻率為 50400 赫,駐波管應(yīng)用截面為 20×20 厘度為 23 米的大理?！?7】圖為駐波管示意圖。圖中的 1 為管體；2 為直徑 20 厘米的揚(yáng)聲器，由正弦信號(hào)發(fā)生器激發(fā)，在產(chǎn)生平面聲波；3 為安裝試件的剛性壁；4 為傳聲器，為了防止外界噪聲的干擾，將傳聲器設(shè)在一個(gè)隔聲較好的小車內(nèi),在其前部裝有探管 5。小車移動(dòng)時(shí)，可以從頻譜儀（或頻率分析儀）表頭上讀出最大值和最小值。一般頻譜儀表頭上有吸聲系數(shù) 的刻度， 可直接讀出 值。 測量時(shí)，先將試件安裝蓋（即剛性壁）固定在駐波管上,用油泥密封好，測量空管各個(gè)頻率的本底吸收,此值應(yīng)小于 5。

36、然后安裝被測試件,也用油泥密封。移動(dòng)小車找出極大值（試件表面附近）；并將頻譜儀表頭指針調(diào)至滿刻度（即 100）,再移動(dòng)小車找出極小值；此時(shí)表上的讀數(shù)就是試件的吸聲系數(shù)。通常取三塊同樣試件進(jìn)量，取平均值表示該材料的吸聲系數(shù)。駐波管除了用于測量試件的吸聲系數(shù)外，還用于測量材料表面的聲阻抗?！?8】混響室法將試件在一無規(guī)入射的擴(kuò)散聲場中，在聲源突然停止后，測量其混響時(shí)間，如已知空室（即未安裝試件時(shí)）的混響時(shí)間，即可算出試件的吸聲系數(shù) T。混響室的體積由下式?jīng)Q定：17 / 50V4 式中 V 為混響室的體積（米）； 為測量的最低頻率所對(duì)應(yīng)的波長（米）。通常 V 200 米?；祉懯业拈L、寬、高之比應(yīng)成調(diào)

37、和級(jí)數(shù),而 lmax1.9V。其混響時(shí)間應(yīng)滿足下表的要求：125500 赫 1000 赫 2000 赫 4000 赫>5 秒>4.5 秒>3.5 秒>2.0 秒為了獲得較好的擴(kuò)散聲場，混響室內(nèi)布置擴(kuò)散體、擴(kuò)散板或足夠大的轉(zhuǎn)帆。實(shí)驗(yàn)證明，擴(kuò)散板總面積如等于地面面積 50以上，即能滿足使用要求。轉(zhuǎn)帆面積一般為 10 平方米左右，每分鐘旋轉(zhuǎn) 210 轉(zhuǎn)?！?9】測量混響時(shí)間所用的信號(hào)源是多種多樣的，有囀聲、白噪聲、粉紅噪聲。在劇場測量混響時(shí)間時(shí)，有時(shí)用發(fā)令槍、鞭 或者交響樂隊(duì)。通常以粉紅噪聲加 1/3 倍頻帶或倍頻帶濾波器做聲源。在信號(hào)源和濾波器之間加一開關(guān)，作為切斷信號(hào)之用

38、。如功率放大器質(zhì)量不高， 揚(yáng)聲器會(huì)在切斷信號(hào)后仍發(fā)出交流聲，影響測量。因此，最好在功率放大器和揚(yáng)聲器之間加接開關(guān)，用短路揚(yáng)聲器的方法切斷聲源；但在這種情況下應(yīng)加一假負(fù)載，以防止燒毀功率放大器。應(yīng)使用頻響較好的電容傳聲器，經(jīng)頻譜儀選頻放大后的信號(hào)輸給級(jí)儀，用 10 或 30 毫米每秒的上的測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)要紙速將混響衰變曲線下來。測試規(guī)范要求每個(gè)頻帶要有三個(gè)以三條以上的衰變曲線：曲線衰變量要在 30 分貝以上，曲線不能是折線或弧線。在測量時(shí)，要選擇合適的紙速，使衰變曲線與的夾角在 45°左右。將每個(gè)頻帶的衰變曲線用計(jì)算圓盤量出其混響時(shí)間，取其平均值，即為該頻率的混響時(shí)間?，F(xiàn)在有測量混響的

39、設(shè)備，可直接測出混響時(shí)間。在混響室中測量時(shí)，聲源應(yīng)放在墻角處，其聲功率應(yīng)足夠大；傳聲器位置應(yīng)符合測試規(guī)范要求。通常，將試件放在地面上，長寬應(yīng)符合一定比例,即 1:0.7。試件面積約 10 米。如果試件為空間吸聲體時(shí),則應(yīng)將其懸掛在天花板上。測量時(shí)，應(yīng)同時(shí)測量空室（未放試件）和滿室（已放試件）的混響時(shí)間。對(duì)于空氣吸收的以忽略，或者進(jìn)行修正（在高頻）。混響室法測量的吸聲系數(shù)按下式計(jì)算：【30】式中 A 為材料或結(jié)構(gòu)的總吸聲量；c 為空氣中的聲速;V 為混響室體積;T1 和 T2 為滿室和空室的混響時(shí)間;m1 和 m2 為滿室和空室的空氣吸收系數(shù)； T 為材料或結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù);S 為試件總面積。如滿

40、室和空室同時(shí)測定,則 m2=m1，式中 4(m2-m1)一項(xiàng)可以忽略。穩(wěn)態(tài)聲源法此法系利用一穩(wěn)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)聲功率源作為測試聲源，進(jìn)行聲壓級(jí)精密測量。此法對(duì)聲級(jí)計(jì)的精度要求很高，因此，只有在不能使用上述兩種方法的情況下，特別是不能形成擴(kuò)散聲場的有強(qiáng)吸收的房間或廳堂才使用。用此法測量時(shí)，聲源應(yīng)放在遠(yuǎn)離材料表面的地方。聲壓級(jí)的測點(diǎn)和聲源的距離不能過遠(yuǎn)或過近，一般為 12 米。精密聲級(jí)計(jì)必須配有倍頻帶或 1/3 倍頻帶濾波器，以便測試所需要的頻帶。測量一次后，聲源應(yīng)改變一下位置或方向，重測一次，取兩次的平均值。室內(nèi)總吸收量由下式?jīng)Q定：式中 A 為室內(nèi)總吸收量；岧 W 為標(biāo)準(zhǔn)聲源的聲功率級(jí);岧 p 為同一頻

41、帶的聲壓級(jí)。只有測出岧 p 之微小分貝差數(shù)，方能達(dá)到足夠的精度。此法在現(xiàn)場測量隔聲量時(shí)較為有用。18 / 50總的來說，駐波管法測試便捷，不需要特殊的和大面積的吸聲材料，便于多種材料的比較。要選取其中較佳的幾種，再進(jìn)行混響室法測量。混響室法是在無規(guī)入射聲場中進(jìn)行的,比駐波管法更符合實(shí)際情況,而且對(duì)任何類型的材料或結(jié)構(gòu)都可以測試。而駐波管法只能測試多孔材料、穿孔板結(jié)構(gòu)或微穿孔板結(jié)構(gòu)。穩(wěn)態(tài)聲源法則適于測定非擴(kuò)散情況下的室內(nèi)吸收。因此，在選用吸聲系數(shù)時(shí)應(yīng)注意使用條件和測試條件盡量一致。石墨烯的宏觀結(jié)構(gòu)是稀疏質(zhì)輕的材料，我們可以從下面兩幅圖了解它【31】我們可以根據(jù)這些特性使不同孔隙率和孔徑梯度的石墨

42、烯氣凝膠相互嵌合與疊加，有望達(dá)到吸收高中低平率的噪聲！19 / 50第四部分：設(shè)計(jì)方案論證一、目標(biāo)及步驟課題目標(biāo)： 在完成步驟：出不同孔隙率的石墨烯氣凝膠樣品，并測試吸聲性能1）氧化石墨的；2）氧化石墨分散液的還原；3）石墨烯氣凝膠的；4）SEM 表征以及吸聲性能的測試。二、方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)采用 hummers 法在樣品純度和完整性比較高。條件下得到氧化石墨比較方便簡單易行，并且所得20 / 501、干燥反應(yīng)容器三角瓶（! 液體要從三角瓶的側(cè)面的角倒入，固體從中間的角加入），保證里面無水狀態(tài)，放入磁子（一定要選出一個(gè)比較好的磁子，不然的話會(huì)轉(zhuǎn)不動(dòng)還得再做一次，特別麻煩）；2、把三角瓶放在冰水中（

43、-4），用來吸收接下來放熱反應(yīng)放出的大量的熱3、用量筒稱取濃度為 98%的濃硫酸 92ml，用倒入三角瓶棒從三角瓶的側(cè)面角緩緩4、用分析天平稱取 EG（膨脹石墨）4g 從中間管角慢入瓶5、用分析天平稱取 2g 慢入瓶6、用分析天平稱取 12g（分三次慢入瓶，每次間隔 15 分鐘左右， 3g×4、15min/per）7、把三角瓶置于 35+3恒溫油浴攪拌保溫12 小時(shí)，套上保鮮膜8、12 小時(shí)之后，添加 40溫水 184ml，繼續(xù)用棒攪拌，磁子轉(zhuǎn)動(dòng)9、把溫度調(diào)至 98（先調(diào)至 92，因?yàn)槭怯驮。悬c(diǎn)比較高）1520min，加60的溫水（560-92-184）=284ml 使三角瓶內(nèi)溶液

44、至 560ml，接著加 （1020ml）趁熱過濾10、過濾時(shí)（注意濾紙的使用一定要準(zhǔn)確）使用 5%HCl 洗滌，并注意用吸管把上面漂浮著的塊狀物體吸取出來；11、離心：每組六個(gè)，離心 30min，一定要保證每個(gè)試管的質(zhì)量一樣，蓋子擰緊， 不然在 6000r/s 的狀態(tài)下蓋子會(huì)彈出，質(zhì)量一致也是對(duì)機(jī)械的一種保護(hù)；（加去離子水，反復(fù)離心 4 次）12、把離心得到的氧化石墨用去離子水溶解在大燒杯里，接著 60干燥 48h 得到氧化石墨固體13、稱取 0.4g/1.2g/2g 氧化石墨樣品 溶解到 400ml 去離子水中，超聲一段時(shí)間（超聲儀兩圈）后得到 1mg/ml、3mg/ml、5mg/ml 的分

45、散液，加入 VC 的質(zhì)量分別是 1.5g、2.5g、3.0g（抗壞血酸），然后磁力攪拌一段時(shí)間后置于 60的烘箱里15h14、接著用清水泡 2 天，期間換兩次水，最后加氨水，冷凍干燥，得到石墨烯氣凝膠三、SEM 表征和吸聲測試用 SEM 觀測石墨烯表面微觀結(jié)構(gòu)，并且測試吸聲性能；通過觀測和比較得出結(jié)論21 / 50第五部分：原始實(shí)驗(yàn)規(guī)則：一切操作要嚴(yán)格按照安全準(zhǔn)則進(jìn)行，不得進(jìn)行嘗試，注意環(huán)境，保持衛(wèi)生，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)保證整潔，做實(shí)驗(yàn)時(shí)要帶手套以保證安全，請(qǐng)節(jié)約耗材，廢液不要私自亂到，應(yīng)由專門集中處理。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：實(shí)驗(yàn)操作：發(fā)、實(shí)驗(yàn)者：發(fā)石墨稀氣凝膠的實(shí)驗(yàn)：（x3）1、干燥反應(yīng)容器三角瓶（! 液體要從

46、三角瓶的側(cè)面的角倒入，固體從中間的角加入），保證里面無水狀態(tài)，放入磁子（一定要選出一個(gè)比較好的磁子，不然的話會(huì)轉(zhuǎn)不動(dòng)還得再做一次，特別麻煩）；2、把三角瓶放在冰水中（-4），用來吸收接下來放熱反應(yīng)放出的大量的熱3、用量筒稱取濃度為 98%的濃硫酸 92ml，用玻璃棒瓶從三角瓶的側(cè)面角緩緩倒入三角4、用分析天平稱取 EG（膨脹石墨）4g 從中間管角慢入瓶5、用分析天平稱取 2g 慢入瓶6、用分析天平稱取 12g（分三次慢入瓶，每次間隔 15 分鐘左右，3g×4、15min/per）7、把三角瓶置于 35+3恒溫油浴攪拌保溫12 小時(shí)，套上保鮮膜22 / 50實(shí)驗(yàn)：（x3）8、12 小時(shí)

47、之后，添加 40溫水 184ml，繼續(xù)用9、把溫度調(diào)至 98（先調(diào)至 92，因?yàn)槭怯驮?，沸點(diǎn)比較高）1520min，加 60 的溫水（560-92-184）=284ml 使三角瓶內(nèi)溶液至560ml，接著加 （1020ml）趁熱過濾10、過濾時(shí)（注意濾紙的使用一定要準(zhǔn)確） 使用 5%HCl 洗滌，并注意用吸管把上面漂浮著的塊狀物體吸取出來；11、離心：每組六個(gè)，離心 30min，一定要保證每個(gè)試管的質(zhì)量一樣，蓋子擰緊，不然在 6000r/s 的狀態(tài)下蓋子會(huì)彈出，質(zhì)量一致也是對(duì)機(jī)械的一種保護(hù)；（加去離子水，反復(fù)離心 4 次）棒攪拌，磁子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：（重復(fù)了 5 遍）12、把離心得到的氧化石墨用去離子

48、水溶解在大燒杯里，接著 60干燥 48h 得到氧化石墨固體13、稱取 0.4g/1.2g/2g 氧化石墨樣品 溶解到 400ml 去離子水中，超聲一段時(shí)間（超聲儀兩圈）后得到 1mg/ml、3mg/ml、5mg/ml 的分散液，加入 VC 的質(zhì)量分別是 1.5g、2.5g、3.0g（抗壞血酸），然后磁力攪拌一段時(shí)間后置于 60的烘箱里15h23 / 50實(shí)驗(yàn)（重復(fù)了 5 遍）14、接著用清水泡 2 天，期間換兩次水，最后加氨水，冷凍干燥，得到石墨烯氣凝膠實(shí)驗(yàn)：Sem 和吸聲系數(shù)15、石墨烯氣凝膠的 SEM 表征：24 / 5016：石墨烯氣凝膠的吸聲測試：樣品一（5mg/ml厚度 15mm 結(jié)

49、構(gòu)整體性好）樣品一 10.90.80.70.60.50.40.30.20.10500100015002000250030003500 4000頻率 (Hz)4500500055006000樣品二（1mg/ml4mm 結(jié)構(gòu)整體性一般）樣品二 10.90.80.70.60.50.40.30.20.1MPPNIACExp141202Sample2Graphenet10500100015002000250030003500頻率 (Hz)40004500500055006000樣品三（2.5mg/ml4mm 結(jié)構(gòu)整體性一般）25 / 50正入射吸聲系數(shù) 正入射吸收系數(shù)X: 1490Y: 0.6552MP

50、PNIACExp141202Sample1Graphenet1樣品三 10.90.80.70.60.50.40.30.20.1050010001500200025003000350040004500500055006000樣品四（3mg/ml9mm 結(jié)構(gòu)整體性好）樣品四 10.90.80.70.60.5MPPNIACExp141202Sample4Graphenet10.40.30.20.1050010001500200025003000頻率 (Hz)35004000450050005500600026 / 50正入射吸聲系數(shù)正入射吸聲系數(shù)第六部分：結(jié)題(摘要)報(bào)告石墨烯氣凝膠，也可以稱作碳海

51、綿，是世界上最輕的一類物質(zhì)，它的內(nèi)部有很多孔隙，充滿空氣。同時(shí)，石墨烯氣凝膠可任意調(diào)節(jié)形狀，彈性也很好，被壓縮 80%后仍可恢復(fù)原狀。它對(duì)有超快、超高的吸附力，石墨烯氣凝膠繼承了石墨烯和氣凝膠高比表面積、高孔隙率、高電導(dǎo)率以及良好的熱導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，使其在學(xué)術(shù)領(lǐng)域引起了科研工作者的極大關(guān)注和研究。對(duì)噪聲的防治措施主要是聲源和采用吸聲材料 。聲源主要是通過改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高和裝配質(zhì)量，以降低聲源的輻射能量；而實(shí)際應(yīng)用中最有效的噪聲治理則是通過采用吸聲材料來達(dá)到降噪的效果。按照材料的吸聲機(jī)理，多孔、或者表面粗糙不規(guī)則的材料可以很好地反射和吸收一大部分聲音，以達(dá)到更好的音效！而石墨烯氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，可以將其運(yùn)用到吸聲領(lǐng)域中去?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)氣凝膠內(nèi)部的孔徑梯度和孔隙率，從而達(dá)到全部吸收高頻、中頻、低頻的噪音的效果。同時(shí)，與現(xiàn)有多孔吸聲材料相比，石墨烯氣凝膠具有質(zhì)輕、阻燃、無毒、耐腐等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)