随着现代电子技术的飞速发展，电磁（EM）问题日益复杂，高性能微波吸收材料（MAMs）在通信、电磁兼容和国防安全等领域变得越来越重要。尤其是在军事领域，雷达和红外探测技术的精度不断提高，给飞机等装备的生存能力带来了严峻挑战。然而，传统的吸波材料往往难以同时兼顾强吸收、宽带响应和低密度，在复杂环境下的多光谱兼容隐身更是一个难题。
本文，南京航空航天大学姬广斌教授等在《Carbon》期刊发表名为”Heterogeneous nitrogen and sulfur co-doping graphene aerogels toward the radar and infrared compatible property”的论文。该研究提出了一种宏观取向结构设计与微观杂原子化学掺杂相结合的策略：以还原氧化石墨烯（rGO）为基体，细菌纤维素（BC）为分散和增强骨架，硫脲为氮/硫双源掺杂剂，通过冷冻干燥和水热还原，成功制备了具有层状取向结构的N/S共掺杂石墨烯/BC复合气凝胶（rGO-BC-NS）。
该策略利用定向冷冻技术构建有序孔道以优化电磁波传输和阻抗匹配，同时通过N/S共掺杂在原子尺度引入丰富的极化中心。得益于宏观取向构建和微观杂原子掺杂的协同策略，rGO-BC-NS在超低填充量3 wt% 下展现出卓越的微波吸收性能，实现了-68.69 dB的最低反射损耗（RL<sub>min）和8.38 GHz的超宽带有效吸收带宽（EAB），覆盖整个X和Ku波段。此外，该气凝胶具有0.079 g/cm³的超低密度，在机械挤压和弯曲条件下表现出优异的结构稳定性，同时兼具出色的隔热性能和高效宽角隐身能力。
图. Schematic illustration of the MA mechanism of the graphene-based aerogel.
在本研究中，通过将BC增强骨架与N/S共掺杂相结合，设计并制备了一种具有层状取向结构的石墨烯基复合气凝胶。所得材料展现出卓越的微波吸收性能，实现了高达-68.69 dB的最小反射系数（RLmin），同时具备8.38 GHz的超宽有效吸收带宽（EAB），覆盖了整个X波段和Ku波段。这种卓越性能源于宏观结构与微观化学之间的协同作用。在宏观尺度上，定向冷冻工艺形成了平行的层状通道，有效延长了电磁波的传输路径。在微观层面，氮和硫原子的掺杂产生了大量缺陷和偶极子中心，导致极化弛豫损耗显著增加。此外，引入BC材料不仅抑制了石墨烯层的堆叠并改善了阻抗匹配，还赋予了材料优异的轻量化特性和结构稳定性。雷达截面积（RCS）模拟及隔热性能分析进一步证实了其在雷达/红外兼容隐身领域的应用潜力。本研究为开发新一代高性能、环保型多功能MAMs提供了有效的设计思路和技术途径。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121654
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