三层石墨烯吸波体熔融沉积成形及层间材料分布对吸波性能的影响

利用熔融沉积成形技术快速制备了石墨烯/聚乳酸和石墨烯/四氧化三铁/聚乳酸两类复合吸波材料和三层石墨烯吸波体,测试了复合材料的电磁参数,计算了反射率;利用CST仿真与实验研究了吸波剂层间分布及孔洞结构对三层石墨烯吸波体吸波性能的影响。结果表明:对复合材料而言,双组元吸波剂的吸波性能更佳,但难以与石墨烯单组元吸波剂形成良好的阻抗匹配;对三层石墨烯吸波体而言,石墨烯呈均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为5%、7%、9%(均为质量分数,下同)),可获得最佳的吸波效果;周期性孔洞结构的存在,一方面增加了反射界面数量,产生更多的边缘散射效应与多重共振耦合,另一方面通过改善阻抗匹配使石墨烯呈非均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为7%、7%、9%)时实现Ku波段(12~18 GHz)全覆盖有效吸收(反射率小于-10 dB),为微波频段高效吸收提供了参考。

基于F-P谐振与SPP共振的石墨烯双模吸波体设计

为了实现石墨烯的双模吸收,将石墨烯条带嵌入到缺陷光子晶体,采用严格耦合波法进行了仿真研究,并进行了关键参量的影响分析。发现由于Fabry-Pérot谐振和表面等离子激元共振的共同作用,系统在5.1537THz和5.1970THz处获得了两个完美吸收模式,此时结构阻抗等于自由空间阻抗。结果表明,电调谐石墨烯化学势不仅能够改变模式数目,还能够改变模式的耦合程度;当化学势为0.7eV时,两吸收模完全耦合;调节石墨烯条带的几何尺寸也能控制模式的耦合程度;当入射光偏离垂直入射时,模式数目直接受偏角大小的影响。该研究为太赫兹器件吸收谱的重构提供了思路。