西安工程大学《JAC》：优异的吸波性能！一种Ag/多孔碳复合材料

随着科技的飞速发展和电子设备的广泛使用，电磁污染问题日益严重。电磁吸波材料被认为是解决问题的有效途径。它能吸收入射的电磁波，并将其转化为热量消散。优秀的电磁波吸收材料需要满足轻质、薄厚、宽吸收带宽和强吸收率的要求。一般来说，电磁波吸收材料可以分为介质损耗材料和磁损耗材料。虽然饱和磁化强度高的磁性材料具有较强的电磁波耗散能力，但化学稳定性差、密度大、易腐蚀、易氧化等特点限制了实际应用。

介电材料，特别是碳材料，因其密度低、电性能好、耐腐蚀等优点而受到人们的广泛关注。在过去的几十年中，一系列的碳材料被深入调查为电磁波吸收材料，包括导电炭黑(CB),石墨、碳纤维(CFs)，碳纳米管和氧化石墨烯，这大大促进了吸波材料的发展。然而，研究人员仍致力于探索新型高性能电磁波吸收材料。

生物质多孔碳因其密度低、介电损耗高、对环境友好等优点而成为一种新型的吸波材料。西安工程大学Yi Liu等人在120~160 ℃采用简单的水热法制备Ag/PC（多孔碳）复合材料，通过改变反应温度，调整电磁参数，优化吸收性能。本工作有助于开发高性能生物质多孔炭基微波吸收材料。相关研究工作以“Facile synthesis and electromagneticwave absorption properties of silver coated porous carbon composite materials”为题发表在《Journal of Alloys and Compounds》上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158194

XRD结果证明了Ag/PC复合材料在不同温度下的成功制备。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)图像显示，银粒子附着在PC的外表面和内壁上。Ag粒子的复合促进了多孔碳的石墨化，形成导电网络，有助于提高复合介电常数。在160℃下合成的Ag/PC复合材料具有最佳的吸波性能。厚度为1.8 mm的样品有效吸收频带为10.4 -12.4GHz，在11.56 GHz时最小值为-35.4 dB。结果表明，加入Ag是提高PC吸收性能的有效途径。

图1.Ag/PC复合材料制备工艺示意图。

图2. 不同温度下Ag/PC复合材料的XRD谱图:(a) PC;(b)Ag / pc - 120;(c) Ag / pc - 140;(d) Ag/pc -160。

图3 160℃合成Ag/PC复合材料的TEM分析:(a)(b) TEM图像;(c) PC的HRTEM图像;(d)银的HRTEM图像。

图4. 不同温度下合成的Ag/PC复合材料的反射损耗:(a)和(d) PC;(b)和(e) Ag/PC-120;(c)和(f) Ag/PC-140;(d)和(h) Ag/PC-160。

图5 吸波机理分析

综上所述，作者采用水热法在不同温度下制备了Ag/PC复合材料。结果表明，160℃下制备的Ag/PC复合材料性能最佳。Ag粒子均匀致密地覆盖在PC骨架表面，提高了石墨化程度，形成导电网络。Ag/PC-160的复介电常数和介质损耗均达到最大值。当样品厚度为1.8 mm时，最小RL值在11.56 GHz时达到-35.4dB。10 dB以下的吸收频带为10.4 -12.4GHz。结果表明，水热合成Ag/PC复合材料是制备轻质、宽频带、强吸收率电磁波吸收材料的有效途径。（文：one end）