石墨烯气凝胶（GA）具有密度低、导电率高以及多孔结构等优点。然而，阻抗匹配不平衡与单一损耗机制的双重制约，阻碍了此类材料的实际应用进程。基于此，本文，青岛科技大学 王传兴教授团队在《Inorg Chem Front》期刊发表名为“A defect and heterointerface engineered CoZnFe2O4@PAMPS/GA aerogel for broadband EMW absorption, radar stealth and thermal insulation ”的论文，研究提出了一种结合宏观结构与多尺度协同设计的策略，制备了一种新型芯壳结构石墨烯复合气凝胶（CoZnFe₂O₄@PAMPS/GA）。该复合气凝胶以多壁碳纳米管作为增强骨架。通过在 CoZnFe₂O₄ 表面涂覆 PAMPS 引入硫和氮元素，以形成丰富的异质界面，并增强极化弛豫和界面损耗。
此外，多重反射、极化以及介电和导电损耗的协同效应优化了阻抗匹配。经600 °C热处理后，CoZnFe₂O₄@PAMPS/GA复合气凝胶在11.44 GHz处展现出−57.19 dB的最小反射损耗（RLmin），最大有效吸收带宽（EABmax）达到6.80 GHz，此时其厚度为2.8 mm。通过CST仿真分析，该气凝胶的雷达截面积（RCS）最大降低量达到29.62 dB·m²，显示出在实际电磁隐身应用中的巨大潜力。该复合气凝胶还具有优异的隔热性能，使其适用于极端环境中的应用。本研究提出了一种多尺度协同设计策略，该策略显著增强了电磁波吸收能力，并为开发兼具雷达和红外隐身能力的轻量化、高效率电磁波吸收器提供了一种新方法，为减轻电磁污染提供了新的思路。
本研究采用了一种将宏观结构与多尺度协同设计相结合的策略，该策略基于多重反射、介电损耗、极化损耗和导电损耗等多种机制的协同效应。最终，制备出一种具有芯壳结构的三维多孔石墨烯复合气凝胶（CoZnFe₂O₄@PAMPS/GA）。研究结果表明，通过调节 CoZnFe₂O₄@PAMPS 与氧化石墨烯分散液的配比，可以调控电磁波的吸收性能，从而降低电磁污染。这使得入射电磁波能够发生多次反射；由于 CoZnFe₂O₄@PAMPS 负载在石墨烯纳米片上，形成了丰富的异质界面，增强了磁损和介电损耗，从而实现了阻抗匹配并提高了吸收性能。当CoZnFe₂O₄@PAMPS与GO的配比为0.5时，复合气凝胶PMCGA-3在600 °C下经热退火处理后，其RLmin可达−57.19 dB，厚度仅为3.0 mm，EABmax值为6.80 GHz。同时，CST仿真结果表明，PMCGA-3的RCS值最低，为−41.41 dB m²，展现出优异的雷达隐身能力。CoZnFe₂O₄@PAMPS/GA复合气凝胶表现出良好的电磁波吸收性能。因此，本研究有望为轻量化、高效的核心-壳结构以及具有磁电协同效应的复合气凝胶的设计提供新的见解。此外，该复合气凝胶还具有优异的隔热性能，从而拓展了其在复杂和恶劣环境中的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1039/d6qi01316c
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