短切石墨烯多孔纤维的孔道与导电网络协同优化实现轻质宽带电磁波吸收

为解决单组分石墨烯在电磁波吸收(EMW)中填料负载、阻抗匹配与衰减强度的固有矛盾问题，研究人员通过湿法纺丝和冷冻干燥技术制备了短切石墨烯多孔纤维(SCGPF)，通过调控孔径实现电磁参数精准控制。优化后的SCGPF-30在2 wt%填料负载下反射损耗(RLmin)达-62.31 dB，SCGPF-30-3在1 wt%负载下有效吸收带宽(EABmax)达7.61 GHz，为开发高性能石墨烯基电磁防护材料提供了新策略。

　　

石墨烯凭借高载流子迁移率和结构可调性成为电磁功能材料的研究热点，但单组分石墨烯在电磁波吸收领域始终面临"三重困境"——填料负载量、阻抗匹配与衰减强度难以协同优化。科学家们另辟蹊径，通过湿法纺丝结合冷冻干燥技术，像编织纳米级"海绵网络"般构筑出短切石墨烯多孔纤维(SCGPF)。这种独特的结构设计暗藏玄机：多孔结构不仅促使石墨烯片层间形成三维导电网络，延长电磁波传输路径，更在孔道边缘产生显著极化响应。

研究团队通过精密调控孔径尺寸，成功实现了对材料电磁参数的"微调"。当孔径优化至30微米时，SCGPF-30样品在仅含2 wt%填料的情况下，就展现出惊人的-62.31 dB反射损耗(RL_min)，相当于能吸收99.999%的入射电磁波。更令人振奋的是，当三维导电网络规模扩大后，SCGPF-30-3在1 wt%的超低负载量下，有效吸收带宽(EAB_max)竟覆盖7.61 GHz（10.39-18 GHz），几乎横扫整个Ku波段。这项研究犹如为石墨烯材料装上了"电磁波陷阱"，通过孔道结构与导电网络的协同作用，在轻量化前提下实现了宽带强吸收，为新一代智能隐身材料和电磁防护装备研发提供了重要技术路径。