电子科技大学文岐业课题组Carbon：基于超薄石墨烯纸实现吸收为主的宽带太赫兹屏蔽性能

摘要

电子科技大学电子科学与工程学院文岐业课题组利用氧化还原法制备的超薄石墨烯纸，不仅具备弯曲可折叠、可剪裁以及可粘贴等纸的性能，还可以通过适当的结构设计显著提高石墨烯纸的屏蔽性能。一张厚度13 μm的石墨烯纸平均屏蔽效能可达21.09 dB，而将其贴附在楔形或金字塔基底上，其平均屏蔽效能分别提高至39.84 dB和54.83 dB。

关于文章

高性能的宽带太赫兹屏蔽材料能够控制杂散信号、抑制电磁干扰、降低背景噪声，是用于电磁防护、电磁兼容、雷达隐身和绝对定标技术的关键核心材料。尤其是随着太赫兹（THz）技术在射电天文学，大气遥感和无线通信等领域的发展，太赫兹器件也朝着小型化和集成化发展，这意味着一个理想的屏蔽材料不仅要具备较强的屏蔽效能，还应兼备超薄的、柔性的、共形等特点，以便于集成到各样的太赫兹器件中。而以往的屏蔽材料多是以反射模式为主，这可能会对环境造成二次污染，给器件造成串扰等问题。因此，实现一种超薄、灵活、吸收为主的屏蔽材料对太赫兹技术的应用和研究具有重要的意义。

电子科技大学电子科学与工程学院文岐业课题组利用氧化还原法制备了超薄的石墨烯纸，并利用适当的结构设计极大的提升了该材料的屏蔽效能。这种柔性、可折叠、可粘贴的石墨纸具备良好的热导率，当将石墨烯纸贴附在金字塔形金属基底上可发挥出低温度梯度的优势，进一步利用结构设计也可大大提高石墨烯纸的吸收性能。相关工作发表在Carbon期刊（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119476）上。

在本工作中，石墨纸可以通过简单的化学还原方法制得，厚度最薄仅有13 μm，其内部的层状结构可以使入射电磁波实现多次反射和损耗，使其在0.2~1.2 THz的频段范围内实现平均电磁屏蔽效能为21.09 dB。本研究得到的石墨烯纸虽薄但仍保持了纸的韧性和可折叠性，当将石墨烯纸折叠成扇状并附在聚四氟乙烯的基板上时，在测试频段内的平均屏蔽效能可达到39.84 dB，该结果证明了结构设计对石墨烯纸屏蔽效能的改善作用。当将石墨烯纸贴覆在金字塔形的金属基底时，其平均屏蔽效能达到54.83 dB，且由于石墨烯的良好热导率，使贴附在金属基底的石墨烯纸几乎没有温度梯度。这一研究表明，结合石墨烯优异的热性能，并利用石墨烯纸的形状和结构的可设计性，能极大的改善材料的屏蔽效能，促进其在太赫兹器件中的实际应用，也为未来研究开发具有良好亮温和强吸收的太赫兹定标黑体提供了很好的思路。

文章信息

Absorption dominated broadband terahertz electromagnetic shielding properties of ultrathin rGO paper

Xiao Sun, Yu Wu, Shangzhi Chen, Chunyang Jia, Congli Zhou, Xuesong Li, Weijun Liang, Kejia Zhao, and Qiye Wen,*

Carbon

DOI:10.1016/j.carbon.2024.119476