太赫兹频段(0.1到10 THz)位于微波和红外波之间,具有超宽带电磁频谱资源和独特的频谱性能,在下一代移动通信、雷达探测、射电天文和遥感遥测领域均有具有重要应用价值。高性能的宽带太赫兹吸波材料能够控制杂散信号、抑制电磁干扰、降低背景噪声,是用于电磁防护、电磁兼容、雷达隐身和绝对定标技术的关键核心材料。近年来,宽带太赫兹吸波材料的研究引起了相当大的关注,但是这些材料只具有静态性能,一旦制备成型其吸波性能即被固定,难以满足未来太赫兹吸波器在动态调控和自适应控制上的要求。事实上,电磁参数宽带可调的太赫兹光学材料并不常见,因此探索具备太赫兹频段性能可调的吸波材料,尤其是实现带宽电磁吸收和大范围可逆调控是当前该领域的技术难点之一。
图1 具备可调控特性的太赫兹宽带吸波器概念示意图及其主要组成材料PEDOT和纤维素
图3 导电聚合物-纤维素气凝胶在太赫兹波段的吸收可调控特性
导电聚合物PEDOT具备氧化还原态动态可调控特性,通过控制材料的掺杂状态,可以使得材料在导体和绝缘体之间进行可逆转变(图3a-c)。由PEDOT和纤维素制备成的气凝胶在太赫兹频段同样展现出极强的调控性能(图3d),在0.2到1.2THz区间内,厚度为1.5mm的气凝胶可以实现宽带平均吸收率在13%到91%之间的大范围可逆调控。通过改变材料的组成配比可以不断优化合适的调控区间,从而面向不同的应用场景(图3e-f)。此外,该气凝胶具备疏水表面,且具有极高的太阳光热转变性能,因而适用于极端低温、潮湿场景,从而具备重要的使用价值。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305898?af=R
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