成果簡介
由於生物質碳材料具有豐富的微觀結構，為了研究結構吸收材料的微觀結構和宏觀結構的協同作用。本文，湖南大學鄒艷紅等研究人員在《Carbon》期刊發表名為「Controlling the microstructure of biomass-derived porous carbon to assemble structural absorber for broadening bandwidth」的論文，研究選擇杏仁殼作為原料，因為其獨特的分層多孔結構 ，通過簡單的化學活化過程製備了具有不同微觀結構的多孔碳材料。實驗表明，通過改變多孔碳材料的微觀結構，可以有效地擴展多孔碳材料的EAB。隨後，分別使用這些多孔碳材料組裝結構吸收器。巧合的是，結構吸收器的 EAB 也可以通過改變多孔碳材料的微觀結構來擴展。
基於上述實驗，作者提出了一種結構吸收器（SA），它由兩種具有不同微觀結構的多孔碳材料製成。在微觀尺度上，兩種多孔碳材料具有不同的介電損耗和阻抗匹配，以及不同的 EM 波消散機制。在宏觀尺度上，SA的宏觀結構將使EM波與多孔碳材料充分接觸，從而增強SA的阻抗匹配。因此，結合多孔碳材料的微波吸收機制和宏觀結構的增強，可以有效地增強SA的EAB。最後，與純多孔碳材料相比，SA的EAB從9.04-14.56 GHz擴展到4.2-18 GHz。研究控制生物質衍生多孔碳材料的微觀結構以優化結構吸波材料的吸收性能，將為製備先進的寬帶吸波材料提供參考。
圖文導讀
圖1、杏仁殼衍生多孔碳製備流程及表徵
圖2。(a) XRD 圖案和 (b) 用不同條件製備的樣品的拉曼光譜。
圖3。樣品的反射損失：（a）和（b）PC-700；(c) 和 (d) PC-800；(e) 和 (f) CP-800；(g) 和 (h) PC-900。
圖4。SA、SA(PC-800)、SA(CP-800) 和板結構的計算阻抗譜
圖5。SA在不同頻率下的電場、磁場和功率損耗分佈：（a）5.9 GHz，（b）6.4 GHz，（c）12 GHz，（d）16.6 GHz。
圖6。(a) 帶模具的 SA 製造試樣。(b) SA 的實驗和模擬反射率。
小結
綜上所述，本工作通過製備具有不同微觀結構的多孔碳材料設計了一種低成本的寬帶結構微波吸收器。基於化學活化和 3D 打印技術，SA 的結構可以在微觀和宏觀尺度上進行調整和設計。微觀結構和宏觀結構的協同作用可以提高SA的阻抗匹配並保留碳材料的高介電損耗。因此，SA 可以在 4.2-18 GHz 範圍內提供超寬帶吸收。此外，對於 TE 和 TM 偏振，寬帶吸收可以在很寬的入射角範圍內保持穩定。而且，實驗結果與模擬結果的一致性表明，可以通過控制構建元結構的生物質衍生多孔碳材料的微觀結構來拓寬結構微波吸收器的 EAB。這項工作的研究為拓寬結構微波吸收器的帶寬以及廢棄生物質材料的回收和再利用提供了方案。
文獻：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.06.074
