成果简介
由于生物质碳材料具有丰富的微观结构，为了研究结构吸收材料的微观结构和宏观结构的协同作用。本文，湖南大学邹艳红等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Controlling the microstructure of biomass-derived porous carbon to assemble structural absorber for broadening bandwidth”的论文，研究选择杏仁壳作为原料，因为其独特的分层多孔结构 ，通过简单的化学活化过程制备了具有不同微观结构的多孔碳材料。实验表明，通过改变多孔碳材料的微观结构，可以有效地扩展多孔碳材料的EAB。随后，分别使用这些多孔碳材料组装结构吸收器。巧合的是，结构吸收器的 EAB 也可以通过改变多孔碳材料的微观结构来扩展。
基于上述实验，作者提出了一种结构吸收器（SA），它由两种具有不同微观结构的多孔碳材料制成。在微观尺度上，两种多孔碳材料具有不同的介电损耗和阻抗匹配，以及不同的 EM 波消散机制。在宏观尺度上，SA的宏观结构将使EM波与多孔碳材料充分接触，从而增强SA的阻抗匹配。因此，结合多孔碳材料的微波吸收机制和宏观结构的增强，可以有效地增强SA的EAB。最后，与纯多孔碳材料相比，SA的EAB从9.04-14.56 GHz扩展到4.2-18 GHz。研究控制生物质衍生多孔碳材料的微观结构以优化结构吸波材料的吸收性能，将为制备先进的宽带吸波材料提供参考。
图文导读
图1、杏仁壳衍生多孔碳制备流程及表征
图2。(a) XRD 图案和 (b) 用不同条件制备的样品的拉曼光谱。
图3。样品的反射损失：（a）和（b）PC-700；(c) 和 (d) PC-800；(e) 和 (f) CP-800；(g) 和 (h) PC-900。
图4。SA、SA(PC-800)、SA(CP-800) 和板结构的计算阻抗谱
图5。SA在不同频率下的电场、磁场和功率损耗分布：（a）5.9 GHz，（b）6.4 GHz，（c）12 GHz，（d）16.6 GHz。
图6。(a) 带模具的 SA 制造试样。(b) SA 的实验和模拟反射率。
小结
综上所述，本工作通过制备具有不同微观结构的多孔碳材料设计了一种低成本的宽带结构微波吸收器。基于化学活化和 3D 打印技术，SA 的结构可以在微观和宏观尺度上进行调整和设计。微观结构和宏观结构的协同作用可以提高SA的阻抗匹配并保留碳材料的高介电损耗。因此，SA 可以在 4.2-18 GHz 范围内提供超宽带吸收。此外，对于 TE 和 TM 偏振，宽带吸收可以在很宽的入射角范围内保持稳定。而且，实验结果与模拟结果的一致性表明，可以通过控制构建元结构的生物质衍生多孔碳材料的微观结构来拓宽结构微波吸收器的 EAB。这项工作的研究为拓宽结构微波吸收器的带宽以及废弃生物质材料的回收和再利用提供了方案。
文献：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.06.074
