二维碳基材料在中高频范围内表现出良好的电磁波吸收能力，但由于对极化响应机制的控制有限和共振行为不明确，在低频吸收方面面临挑战。在本研究中，作者提出了一种新方法，通过通过操纵改变MC的偶极子极化和共振响应特性来提高三维空腔的低频吸收效率。研究发现这种受控极化机制能够导致电磁波吸收区间显著地从高频X波段向低频S波段移动，并在S波段达到-47.9 dB的反射损耗(RL)。该研究揭示了定向电磁耦合在影响电磁响应和吸收方面的重要作用，提出了一种强化低频吸收的通用策略，可在无磁性组分参与的情况下实现调谐低频吸收，这为低维材料在信道密集的低频波段和磁受限领域开拓了应用空间。
 

Fig 1. a 3D MC形成的示意图。B不同样品分散体的Zeta电位。c MC的数字照片d、f、g在不同放大倍数下的SEM图像，具有1、100和10 μm的标尺。e样品的XRD光谱。h分散液体中MC的AFM图像。
 
 
Fig 2. a MC-2R、b MC-3R、c MC-4R、d MC-2A、e MC-3A和f MC-4A的RL的a-c 3D图。g-h不同样品与RL和EAB图。I样品厚度，样品和RL的柱形图。
 

Fig 3. a-c MC空腔轴向和d-f径向归一化电磁波阻抗及衰减曲线。
 

Fig 4. a-c MC-2、MC-3和MC-4沿轴向和径向的复介电常数。d-f MC-2、MC-3、MC-4的电磁波反射损耗及其沿轴向和径向的二维等值线图，白色虚线为-10 dB的边界。g-i RL与MC-2、MC-3、MC-4在优化厚度下频率的关系。
 

Fig 5. a-c不同匹配厚度下MC-2、MC-3和MC-4的RL随频率变化及d-f对应的有效吸收带分布。h Cole-Cole关系图。
 
 
Fig 6. a-c MC在不同波段的吸收率(A)、反射率(R)和透射率(T)系数。d-e MC-4在“MC-R”和“MC-A”取向下的吸收系数(A)、反射系数(R)和透射系数(T)的关系。MC-4A和MC-4R的EMI SE。g MC-4A覆盖对5G手机接收信号强度影响的测试。
 

Fig 7. MC腔体电磁响应机理示意图。
 

Fig 8. a S波段机载预警雷达工作原理图。b吸收材料的模型设置为边长为100 mm的方形平板，底部为边长相同的PEC制成的反射板。c模拟结果。d PEC和MC-4A在不同方位的RCS。e与以往低频吸收材料的对比，其中灰色基底表示包含磁性材料。f MC的低频吸收特性。
 
        相关研究工作由南开大学Yi Huang和Xinyi Ji课题组于2024年共同发表在《Nano-Micro Letters》期刊上，Enhancing Low-Frequency Microwave Absorption Through Structural Polarization Modulation of Mxenes，原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01437-x
 
转自《石墨烯研究》公众号