【摘要】 随着无线通信的蓬勃发展基于千兆赫兹（GHz）电磁波的技术电磁污染已经成为一个严重的环境问题。高性能EMW吸收材料是解决这一问题最可行的解决方案之一。

 

 

01 引言

 

随着无线通信的蓬勃发展基于千兆赫兹（GHz）电磁波的技术电磁污染已经成为一个严重的环境问题。高性能EMW吸收材料是解决这一问题最可行的解决方案之一。

 

能将入射的电磁波能量转换为其他形式的能量而极少被反射回去的材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。这些材料通常薄而轻，显示宽带吸收以及强衰减特性。

 

因此高性能EMW吸收材料的设计与研发成为一项重要的研究课题。吸波材料的设计主要基于以下两个方面。

 

1）电磁波遭遇吸波材料表面时，尽可能完全穿过表面，减少反射；

 

2）在电磁波进入到吸波材料内部时，要使电磁波的能量尽量损耗掉。然而，在这方面所面临的最大挑战在于衰减不同频率的电磁波需要不同的介电性能。为了实现这一目标，典型的策略是基于三元或甚至四元材料系统的多损耗机制的构建以及电介质组件的设计。

 

而多组分材料的设计是一个较为复杂的过程，各个组分之间的协同、匹配以及对服役环境的适应性上是一项关键技术难题。

 

02 成果简介

 

 

对此，西北工业大学Fang Ye等研究团队提出了一种理论指导的设计策略，作者基于化学气相沉积设计良好的多层交替核壳纳米结构，通过放大的界面效应将EMW吸收材料（二元杂化材料）简单化。

 

缺陷工程CVD石墨烯（DG）芯由石墨开口边缘和平面内缺陷组成，用作损耗相。采用纳米厚度的Si3N4层作为阻抗匹配层。以DG/Si3N4作为一个基本单元，通过研究交替层数与吸波性能之间的影响规律来对其进行优化。

 

结果表明，该材料的反射损耗高达−77.3 dB，吸收带宽为7.44 GHz。同时具有良好的热稳定性及抗腐蚀性能。

 

相关成果以“Defect-Engineered Graphene/Si3N4 Multilayer Alternating Core-Shell Nanowire Membrane: A Plainified Hybrid for Broadband Electromagnetic Wave Absorption”期刊Advanced functional materials上。

 

03 图文速递

 

图一 DG/Si3N4的结构设计

 

图二 DG/Si3N4的结构设计

 

图三 电磁吸收性能测试

 

图四 电磁波吸收机制

 

文献链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202200141

 

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