成果简介
轻质还原氧化石墨烯气凝胶（rGO）因其结构和电磁参数的各向异性，作为微波吸收剂受到广泛关注。然而，如何可控地制备具有定制多维结构、有效吸收带宽更宽的还原氧化石墨烯气凝胶却是一个棘手的难题。本文，烟台大学侯传信 教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Interfacical polarization dominant rGO aerogel decorated with molybdenum sulfide towards lightweight and high-performance electromagnetic wave absorber”的论文，研究采用两步水热法合成了具有三维（3D）层状多孔结构的硫化钼修饰rGO气凝胶（rGO/MoS2）。
石墨烯气凝胶独特的三维分层多孔结构不仅有效地避免了石墨烯薄片层的堆叠，而且为MoS2纳米片的负载提供了空间。MoS2 纳米片的引入弥补了石墨烯因导电率过高而导致的阻抗匹配失衡，折叠的 MoS2 纳米片均匀地负载在石墨烯薄片上，有利于产生电磁波的多次反射和散射。此外，异质界面的构建增强了复合材料的界面极化性。因此，rGO/MoS2 获得了优异的电磁波衰减特性，在 2.1 毫米处的有效吸收带宽（EAB）达到了 6.56 GHz。此外，雷达截面（RCS）模拟结果进一步证明了该复合材料在实际应用场景中的耗散能力。本文为设计具有宽吸收带宽的轻质电磁波吸收材料提供了新思路。
图文导读
方案1. 具有三维分层多孔结构的rGO/MoS2复合材料的合成示意图。
图1. 三维层状多孔rGO/MoS2的XRD图（a）、三维层状多孔 rGO/MoS2 的拉曼光谱（b）、三维多孔 rGO/MoS2的N2吸附-解吸曲线（c，d）、三维多孔 rGO/MoS2的XPS光谱（e）、Mo3d（f）、S2p（g）、C 1s（h）和样品 rGO/MoS2的TG图（i）。
图2. rGO/MoS2-1 （a、d）、rGO/MoS2-2 （b、e）、rGO/MoS2-3 （c、f）的扫描电镜图像、rGO/MoS2 的 TEM 图像（g、h）、SAED 图像（i）、rGO/MoS2 的数码照片（j）。
图3. rGO/MoS2 复合材料的电磁参数
图4：不同匹配厚度的 rGO/MoS2-1（a）、rGO/MoS2-2（b）和 rGO/MoS2-3（c）的 RLmin 和 |Zin/Z0| 与频率的二维图；rGO/MoS2-1（d，g）、rGO/MoS2-2（e，h）和 rGO/MoS2-3（f，i）的 EAB 与 RLmin 的关系图。
图5：（a、d、g）rGO/MoS2-1、（b、e、h）rGO/MoS2-2 和（c、f、i）rGO/MoS2-3 的 RLmin 和计算 Delta 值图的三维表示和二维投影；基于 MoS2 的电磁波吸收材料的吸波特性比较（j）。
图6. rGO/MoS2 复合材料的电磁波吸收机制。
小结
综上所述，通过两步水热法合成了具有三维分层多孔网络结构的 rGO/MoS2 复合材料。rGO/MoS2复合材料的高性能电磁波吸收源于优异的阻抗匹配能力、多重反射、界面极化和缺陷诱导极化的协同组合。rGO/MoS2 的 EAB 在厚度为 2.1 mm 时达到 6.56 GHz，RLmin 在填充量为 40 wt%、厚度为 2 mm 时达到 -45.79 dB。CST 仿真验证了 rGO/MoS2 对雷达波的吸收。本研究为轻质、宽带电磁吸收和在其他领域的应用提供了潜在的候选材料。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119738
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