DOI: 10.1021/acsami.0c07979
了解寬頻帶的物理要求對于高效微波吸收器的設計至關重要。最近對基于SiC纖維膜的吸收器的研究表明，金屬改性（例如Fe或Hf）可以有效地提高其帶寬。為了驗證這一點，研究者通過類似的靜電紡絲工藝制備了Co/SiC纖維膜，隨后在1400℃的Ar氣氛中進行了熱解。結果表明，經Co改性后，SiC纖維膜具有較高的介電常數和切向損耗。如果添加適量的Co，則該墊在2.8 mm厚度下可展現出約8 GHz的寬頻帶（10至18 GHz），以實現有效吸收（反射損耗小于-10 dB）。這與之前的研究結果相似，證實了金屬改性是延伸SiC墊層吸收體帶寬的有效方法。可以通過四分之一波長（λ/4）對消理論對其進行解釋。這表明介電常數的下降（隨著頻率的增加）是保持材料波長（λm）基本不變的關鍵。結果表明，在該范圍內，在不改變厚度的情況下，仍可滿足λ/4對消，這解釋了金屬改性SiC纖維膜寬頻帶的原因。使用該模型，可以進一步預測有效吸收帶寬甚至可以在切向損耗適當的情況下擴展到12GHz左右。值得強調的是，本研究所得到的結論也適用于其他介電吸收器。對介電常數的要求和所提出的方法可以作為在滿足λ/4對消原理的介電吸收體上實現較寬頻帶的指南。
圖1.Co/SiC纖維膜的制備過程示意圖。右邊的插圖是Co/SiC-2纖維膜的數碼照片（頂部）和SEM圖像（底部）。
圖2.在1400℃下熱解的純SiC纖維和Co/SiC雜化纖維的SEM圖像：（a）純SiC纖維，（b）Co/SiC-1，（c）Co/SiC-2，（d）Co/SiC-3。
圖3.（a）在1400℃下熱解的單根Co/SiC雜化纖維的TEM圖像；（b）和（d）分別為對應測試區域A和B的HRTEM圖像，（c）和（e）SAED圖譜。
圖4.（a）在1400℃下熱解的Co/SiC纖維膜的XRD圖譜和（b）電導率。
圖5.硅樹脂基體中純SiC和Co/SiC雜化纖維膜的頻率相關（a，b）復介電常數（εr=ε'-jε''）、（c）介電損耗角正切和（d）衰減常數（10wt％）。
圖6.硅樹脂復合材料（10wt％）中純SiC纖維和Co/SiC雜化纖維（在1400℃下熱解）的頻率相關反射損耗的計算值：（a）純SiC，（b）Co/SiC-1，（c）Co/SiC-2，（d）Co/SiC-3。
圖7.在不同匹配厚度（tm）下，使用方程（7）對Co/SiC-2納米纖維膜復合材料的|εr|曲線進行比較。
圖8.通過方程（7）模擬并使用人工介電常數和不同切向損耗（tanδ），計算出與頻率和厚度相關的有效吸收面積（RL＜-10 dB）：（a）tm=1 mm，（b）tm=2.8 mm，（c）tm=5 mm。
