异质结构GNS/PyC SiBCN气凝胶，用于宽带和可调谐电磁波吸收

摘要：由于碳同素异形体的多功能性，碳基多孔材料已被广泛用于宽带电磁波吸收。本文，西安科技大学杜立飞副教授《Materials Today Nano》期刊发表名为“Facile preparation of GNS/PyC@SiBCN aerogels with he

1成果简介

由于碳同素异形体的多功能性，碳基多孔材料已被广泛用于宽带电磁波吸收。本文，西安科技大学杜立飞副教授《Materials Today Nano》期刊发表名为“Facile preparation of GNS/PyC@SiBCN aerogels with heterogeneous interfaces for broadband and tunable electromagnetic wave absorption”的论文，研究创新性地开发了一种具有独特异质结构的三维（3D）多孔GNS/PyC@SiBCN气凝胶，其中由石墨烯纳米片（GNS）和从纤维素中提取的热解碳（PyC）组成的导电网络骨架均匀涂覆在非晶态SiBCN陶瓷上。通过精确调节GNS的含量和热处理温度，可以精确控制气凝胶的介电性能和电磁波吸收性能。

实验结果表明，在3.27-3.5毫米的最小厚度范围内，气凝胶在X波段具有宽带电磁波吸收性能，最小反射损耗为-67dB。GNS/PyC@SiBCN气凝胶复合材料优异的微波吸收性能主要归功于其多尺度结构诱导的多重电磁波损耗机制。值得注意的是，异质结构增强了界面极化损耗，为高性能电磁波吸收材料的发展提供了新的前景。

2图文导读

图1.GNS/PyC@SiBCN复合气凝胶的制备过程。

图2.不同气凝胶的微观结构。

图3.具有不同 GNS 含量（a、b、c）和热处理温度（d、e、f）的 GNS/PyC@SiBCN 气凝胶的复介电常数。

图4.GNS/PyC@SiBCN 复合材料在X波段的 RLs。

图5.具有不同GNS含量（a–d）和热处理温度（e–h）的 GNS/PyC@SiBCN气凝胶的 RCS 光谱。

图6.GNS/PyC@SiBCN气凝胶的EM波吸收机制示意图。

3小结

本研究提出了一种创新的三维多孔GNS/PyC@SiBCN 凝胶，并通过冷冻干燥、前驱体浸渍和热处理工艺成功合成了这种气凝胶。合成的气凝胶具有独特的异质结构，其特点是在导电的GNS/PyC网络骨架上均匀地涂覆了SiBCN陶瓷。这种涂层增强了材料的成型特性和阻抗匹配。实验结果表明，GNS含量和热处理温度可显著调整气凝胶的介电性能，从而有效调节吸收性能。值得注意的是，GNS/PyC@SiBCN气凝胶在3.27-3.5毫米的厚度范围内实现了优异的电磁波吸收性能，达到了-67dB 的最小反射损耗，并在X波段内表现出宽带吸收特性。这种优异的性能归功于多尺度结构（由 PyC、GNS 和 SiBCN 组成）引起的多种电磁波损耗机制，包括阻抗匹配改善、多重反射和散射、导电性损耗、界面极化和偶极极化。因此，具有异质界面的GNS/PyC@SiBCN气凝胶在宽带和可调电磁波吸收方面具有巨大潜力，为设计和开发高性能微波吸收材料提供了新的见解和方法。

文献：