河北
1成果简介
智能驾驶、5G 通信和恶劣环境应用对高性能电磁波吸收材料的需求日益增长，推动了对多功能解决方案的需求。本文，中国计量大学王莹等研究人员在
《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“Design integration of hollow structures in graphene aerogel for multifunctional electromagnetic wave absorption applications”的论文，研究介绍了一种制备轻质空心玻璃微球（HGMs）/石墨烯复合气凝胶的新方法，这种气凝胶具有优异的电磁波吸收、疏水性和隔热性能。
我们使用氢氧化钾作为无毒还原剂，通过水热法和冷冻干燥法成功地将 HGMs 与石墨烯气凝胶基质结合在一起。得到的复合材料具有均匀分散的 HGMs、丰富的异质界面和优化的结构缺陷，这些共同增强了多重反射、介质损耗和阻抗匹配。这种气凝胶厚度仅为1.9毫米，却实现了-61.8 dB 的显著最小反射损耗和 5.8 GHz 的有效吸收带宽。此外，这种材料还具有出色的疏水性和隔热性，因此非常适合苛刻的环境。这项工作不仅为设计多功能电磁波吸收材料提供了一种安全高效的策略，而且凸显了这些材料在航空航天、电信和军事系统中的应用潜力。这项研究强调了绿色合成和结构工程在推动下一代电磁波吸收和热管理材料方面的重要意义。
2图文导读
方案一、Schematic illustration of the preparation process for HGMs/GA.
图1、SEM images of GA (a)–(c) and HGMs/GA (d)–(f).
图2、TEM (a), HRTEM (b) and HAADF-TEM image (c) of HGMs/GA, and the corresponding elemental mapping images of C (d), N (e), O (f), Si (g), Ca (h) and Na (i) elements.
图3、Electromagnetic parameters of GA (a) and HGMs/GA (b), dielectric loss tangents GA and HGMs/GA (c), Cole–Cole semicircles of GA (d) and HGMs/GA (e), and attenuation constants of GA and HGMs/GA (f).
图4、SEM images of HGMs/rGO (a–c).
图5、Schematic diagram of proposed EMW absorption mechanisms of HGMs/GA.
图6、Water contact angle measurement (a), temperature-time curve (b) and infrared thermal images of HGMs/GA (c).
3小结
在本研究中，我们提出了一种创新、安全的方法，通过表面改性、水热反应和冷冻干燥工艺，成功制造出轻质、多功能的 HGMs/GA。与 GA 相比，加入 HGM 后的复合材料具有明显改善的阻抗匹配特性。更重要的是，HGMs/GA 的三维结构集成了多种电磁波衰减机制，包括多重反射、极化损耗和导电损耗。得益于优化阻抗匹配和多种衰减机制之间的协同作用，该复合材料表现出卓越的电磁波吸收性能，实现了 -61.8 dB 的最小反射损耗和 5.8 GHz 的有效吸收带宽。此外，CST 仿真结果显示，HGMs/GA 的最大 RCS 降低了 32.3 dB m2。此外，气凝胶还表现出卓越的疏水性和隔热性能，使其能够在复杂恶劣的环境中有效发挥作用。这项研究为开发具有多功能特性的电磁波吸收应用先进气凝胶材料提供了有效的策略和宝贵的见解。
文献：
- DOI
- https://doi.org/10.1039/D5TC00545K
来源：材料分析与应用
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