成果简介
超宽带电磁（EM）吸波材料，尤其是覆盖微波至太赫兹（THz）的宽带吸收频段，在6G通信、雷达隐身、大气遥感和射电天文学等应用中具有重要的研究意义。本文，电子科技大学文岐业等研究人员在《ACS Applied Nano Materials》期刊发表名为“Gradient-Reduced Graphene Oxide Aerogel with Ultrabroadband Absorption from Microwave to Terahertz Bands”的论文，研究证明利用还原氧化石墨烯设计的三维气凝胶材料可以设计为具有超宽带、轻质、可压缩性和耐高温等特点的优异吸波材料。
这种不依赖磁损耗的金字塔型吸收材料在4.7GHz至4THz范围内表现出超宽的吸收带宽（RL≤-10dB），其微波段中的反射损耗基本低于-20dB，太赫兹频段的反射损耗低于-40dB。特别是在0.5至4THz的频率范围内，得到平均吸收强度（AAI）为−53.9dB（吸收率超过99.999%）的优异性能。研究结果表明，宏观尺度的梯度结构和微观尺寸的多孔结构可以共同作用于超宽带吸收，并且不同尺度的结构和形貌主要作用的频段范围不同，这为未来设计优异的电磁吸收材料提供了有益的指导。
图文导读
图1. (a)金字塔形吸收材料的几何参数、(b)多孔rGO气凝胶和(c)样品制备过程的示意图；(d)3D打印的模具和成型的大尺寸冰块和(e)最终PGAA样品的图片；(f)轻质、(g)可压缩和(h)耐高温的特性展示。
图2：(a,b)GO和rGO气凝胶的SEM图像；(c,d)GO和rGO气凝胶的XRD图案和拉曼光谱；(e)不同方法的导电性比较。
图4. PGAA样品的太赫兹吸收特性
图3. PGAA样品的电磁吸收特性
图5. PGAA样品的电磁损耗机理示意图
图6. PGAA样品的微波除冰实验
小结
在这项研究中，我们提出了一种PGAA吸波材料，它具有超宽的吸收带宽，超轻的质量，优异的耐高温性，以及在微波和太赫兹波段的高吸收性能。利用微波吸收产生的热量可以融化吸收材料表面的冰霜层，展示了超宽带吸收材料在低温环境中的潜在应用。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05568
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