电化学调控半导体富集碳纳米管组装体实现高对比度与超宽带微波调制

来自多领域的研究人员针对自适应GHz微波调控表面在复杂电磁环境中的应用挑战，通过电化学介导半导体富集碳纳米管组装体，实现了8-40 GHz频段35 dB的传输调制及三模式（透射/反射/吸收）功能切换，揭示了电解质调控电荷积累对介电常数的非局域传导机制，为自适应雷达与5G/6G技术提供了材料与理论支撑。

　　

通过电化学介导半导体富集碳纳米管（s-CNT）微米级组装体，研究人员实现了对千兆赫（GHz）微波传播的高性能动态调控。该材料在8-40 GHz超宽频带内展现出高达35分贝（dB）的传输调制深度，并能灵活切换透射、反射与吸收三种功能模式。原位光学与电学表征证实，这种可调性源于电解质介导的电荷在碳纳米管组装体全体积内的累积，从而显著改变其复介电常数（complex permittivity）。基于德鲁德模型（Drude model）和传输矩阵法（transfer-matrix method）分析表明，主导介电常数虚部的非局域电荷传导机制是调控深度的关键，而束缚电荷的介电响应影响微弱。研究还发现薄膜电导率与厚度在调节功率系数方面具有等效性。通过器件结构优化，进一步提升了切换速度与调制效能。这项研究为自适应雷达及5G/6G通信技术提供了创新的电活性材料设计与理论依据。