新加坡国立大学《JMCA》：坚固石墨烯“鼓桥”碳气凝胶，用于宽带声学和电磁衰减

成果简介

无线技术的快速增长和城市发展导致声学和电磁污染增加。本文，新加坡国立大学《J. Mater. Chem. A》期刊发表铭文“Robust graphene-drum bridged carbon aerogels for broadband acoustic and electromagnetic attenuation”的论文，研究开发了强大的石墨烯drum -碳气凝胶（Gd-CAs）作为宽带双波衰减的解决方案。

Gd-CA表现出卓越的性能，包括重量轻，高坚固性（在80%压缩应变下为150 kPa）和出色的抗压缩疲劳性（在50%应变下为1000次循环）。碳桁架结构中相互连接的石墨烯-drum促进了声能的协同耗散，从而在宽频率范围内具有出色的吸声性，降噪系数为0.59。Gd-CA中的二进制3D导电鼓和支柱路径提供了增强的介电损耗路径，从而产生8.2 GHz的有效衰减带宽，使Gd-CA成为宽带电磁波衰减器的理想选择。此外，Gd-CA具有防水、不燃、隔热、应变传感等多种功能，从而增强了其对各种实际应用的适用性。所提出的石墨烯drum -碳气凝胶提供了一种令人信服的策略，以满足在各种应用中减轻电磁和声学污染的迫切需要。

图文导读

图1、 （a） Gd-CA制造过程的说明。（b）CA，（c）Gd-CA-1，（d）Gd-CA-2和（e）Gd-CA-3的SEM图像。（f） 射线辐射图谱和（g） CA和Gd-CA的拉曼光谱。（h）和（i）Gd-CA-2的SEM图像。

图2、Gd-CA的机械性能

图2、 Gd-CA的声波吸收性能

图3、Gd-CA的电磁波衰减性能

图4、 Gd-CA的多功能集成及其潜在应用

小结

综上所述，本研究成功开发了石墨烯-鼓桥碳气凝胶（Gd-CAs），具有相互连接的石墨烯-鼓桥接碳桁架微观结构。石墨烯-drum 和碳骨架之间的二元相互作用导致Gd-CA-2具有很高的鲁棒性和结构稳定性，能够在80%应变下承受高达150 kPa的压缩应力，并表现出优异的抗压缩疲劳性（在50%应变下1000次循环）。独特的多孔电池微观结构，配备相互连接的薄石墨烯鼓，通过增强气流阻力和鼓共振耗散，促进了声能的协同耗散。Gd-CA-2的工程降噪系数显著提高至0.55。此外，通过平衡阻抗匹配和介电损耗，Gd-CA-2可以有效地捕获和衰减入射电磁波能量，从而在2.8 mm的厚度下获得令人印象深刻的8.2 GHz有效宽衰减带宽。此外，Gd-CA的多尺度多孔导电结构赋予了它们多种功能特性，包括防水、不可燃性、隔热性和应变传感。这些特性确保了衰减器在各种环境中的耐用性和适应性。因此，Gd-CA衰减器提出了一种有效的策略，可以解决减轻声学和电磁污染的迫切需要，在航空，航天和其他民用和工程领域具有巨大的应用潜力。

文献：DOI https://doi.org/10.1039/D3TA04895K