太赫茲頻段(0.1到10 THz)位于微波和紅外波之間,具有超寬帶電磁頻譜資源和獨特的頻譜性能,在下一代移動通信、雷達探測、射電天文和遙感遙測領域均有具有重要應用價值。高性能的寬帶太赫茲吸波材料能夠控制雜散信號、抑制電磁干擾、降低背景噪聲,是用于電磁防護、電磁兼容、雷達隱身和絕對定標技術的關鍵核心材料。近年來,寬帶太赫茲吸波材料的研究引起了相當大的關注,但是這些材料只具有靜態性能,一旦制備成型其吸波性能即被固定,難以滿足未來太赫茲吸波器在動態調控和自適應控制上的要求。事實上,電磁參數寬帶可調的太赫茲光學材料并不常見,因此探索具備太赫茲頻段性能可調的吸波材料,尤其是實現帶寬電磁吸收和大范圍可逆調控是當前該領域的技術難點之一。
圖1 具備可調控特性的太赫茲寬帶吸波器概念示意圖及其主要組成材料PEDOT和纖維素
圖3 導電聚合物-纖維素氣凝膠在太赫茲波段的吸收可調控特性
導電聚合物PEDOT具備氧化還原態動態可調控特性,通過控制材料的摻雜狀態,可以使得材料在導體和絕緣體之間進行可逆轉變(圖3a-c)。由PEDOT和纖維素制備成的氣凝膠在太赫茲頻段同樣展現出極強的調控性能(圖3d),在0.2到1.2THz區間內,厚度為1.5mm的氣凝膠可以實現寬帶平均吸收率在13%到91%之間的大范圍可逆調控。通過改變材料的組成配比可以不斷優化合適的調控區間,從而面向不同的應用場景(圖3e-f)。此外,該氣凝膠具備疏水表面,且具有極高的太陽光熱轉變性能,因而適用于極端低溫、潮濕場景,從而具備重要的使用價值。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305898?af=R
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