成果简介
航空航天和5G网络对吸波材料的宽带化、高效化提出了更高的要求。本文，中南大学粉末冶金研究院 杜作娟副教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Ultralight, anisotropic, and self-supported graphene/MWCNT aerogel with high-performance microwave absorption”的论文，研究通过简单的定向冷冻工艺和退火处理制备了具有宽微波吸收带宽的超轻单向蜂窝状结构石墨烯/多壁碳纳米管气凝胶（GCA）。
在2–18GHz的频率范围内，小于−10dB的吸收带宽为13.32GHz。小于-20dB的反射损耗带宽最高可达13.5GHz，覆盖了现有5G毫米波通信技术中的整个Ka波段（26.5-40GHz）。值得注意的是，39654.63dB cm2 g-1的特定微波吸收性能密度低至3.34mg cm-3且厚度为2mm。总碳含量及其降低程度是实现阻抗匹配-衰减平衡的主要手段。由高度定向结构引起的偶极子的集体宏观排列进一步改变了与电磁波的相互作用。这项工作为超轻和宽带微波吸收器提供了新的灵感和见解。
图文导读
图1。GCA合成过程示意图。
图2。（a）具有单向蜂窝状结构的GCA的光学和（b）横截面SEM图像。(c) 具有无序结构的UGCA的光学和 (d) 横截面SEM图像。
图3。(a-c) 初始浓度为 3 mg mL -1 的GCA，(d-f) 初始浓度为7mg mL-1的GCA，(g-i) 初始浓度为14mg的GCA的横截面 SEM 图像毫升-1。
图4。(a) XRD图案，(b) 拉曼光谱，和(c) 初始浓度为7mg mL -1 的GCA 在不同温度下退火的FT-IR光谱。(d) 未经退火的 GCA C1s峰的XP 谱。(e) 在 400 °C下退火的GCA C1s峰的XPS光谱。(f) 400 °C退火 GA、GCA 和未退火GCA的应力-应变曲线。
图5。在26.5–40GHz频率范围内，各种代表性MA材料的 (a) 优越吸收带宽 (<-20 dB)、(b) SMAP 值和 (c) 优越吸收带宽与 AAI 的比较。
图6 . GCA 和 UGCA 与电磁波的不同相互作用的示意图。
小结
在5G毫米波通信技术和航空航天领域要求的严格条件下，GCA优越的轻质和宽带特性为其价值提供了依据。此外，先进的微波吸收性能可以通过精细的各向异性结构设计和其他材料（如金属或聚合物）的结合来实现。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.11.047
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
