成果简介
碳材料具有重量轻、耐环境和高导电性等优点，因此被广泛用作电磁波吸收材料。然而，传统的方法通常是通过将碳与其他材料结合来实现有效吸收。本文，中北大学Xiaogang Su 、刘亚青教授团队在《 J COLLOID INTERF SCI》期刊发表名为“Broadband electromagnetic wave absorption using pure carbon aerogel by synergistically modulating propagation path and carbonization degree”的论文，研究提出一种新策略，即使用具有定向结构的纯碳气凝胶，通过协同调节波的传播路径和碳化程度来增强电磁波吸收。气凝胶中含有从细菌纤维素（BC）中提取的改性碳纳米纤维（MCNF）和核壳碳纳米纤维@还原氧化石墨烯（CNF@RGO）。取向结构是由温度场诱导的，在不同的入射波方向上表现出各向异性的电磁构成参数（εx≠εz）。
通过改变碳化温度来调节碳化程度。在碳化温度为700°C 时，气凝胶的最大反射损耗和有效吸收带宽分别达到了-53.94 dB 和 7.14 GHz，使其性能优于之前的同类产品。为了明确电磁波的作用模式，除了有限元模拟和理论分析外，还建立了气凝胶的物理模型。值得注意的是，密度为 3.6 mg/cm3 的气凝胶具有超轻重量、超疏水性、优异的可压缩性和隔热性。我们的工作为设计宽带多功能电磁波吸收材料（EWAMs）提供了一种有效的策略，有望在复杂的隐形设备中发挥巨大潜力。
图文导读
图1.纯碳气凝胶的制备方案及表征
图2. 纯碳气凝胶的电磁构成参数和共轭圈
图3.EM波吸收纯碳气凝胶在不同方向上的性能。
图4.与其他EWAM的吸收性能比较，阻抗匹配，衰减能力以及纯碳气凝胶的模拟
图5.电磁波吸收性能的验证及机理.
图6.纯碳气凝胶的压缩性能、疏水性能和隔热性能
小结
本文以包括 MCNF 和 CNF@RGO 在内的纯碳气凝胶为基础，证明了通过协同调节传播路径和碳化程度来实现宽带电磁波吸收的方法。二者都通过传播方向和碳化温度进行调节，这也赋予了各向异性特征（εx≠εz）。当定向方向与入射波方向垂直时，气凝胶在碳化温度为 700°C 时具有最大的吸收性能。重要的是，气凝胶还具有超轻重量、超疏水性、优异的可压缩性和隔热性。经过 100 次循环后，抗压强度降低不到 10%，水接触角接近 150°。因此，该研究为开发可广泛应用于复杂电磁环境的多功能宽带 EWAM 提供了一种有效方法。
文献：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.08.113
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