DOI: 10.1021/acsami.0c07979

了解宽频带的物理要求对于高效微波吸收器的设计至关重要。最近对基于SiC纤维膜的吸收器的研究表明，金属改性（例如Fe或Hf）可以有效地提高其带宽。为了验证这一点，研究者通过类似的静电纺丝工艺制备了Co/SiC纤维膜，随后在1400℃的Ar气氛中进行了热解。结果表明，经Co改性后，SiC纤维膜具有较高的介电常数和切向损耗。如果添加适量的Co，则该垫在2.8 mm厚度下可展现出约8 GHz的宽频带（10至18 GHz），以实现有效吸收（反射损耗小于-10 dB）。这与之前的研究结果相似，证实了金属改性是延伸SiC垫层吸收体带宽的有效方法。可以通过四分之一波长（λ/4）对消理论对其进行解释。这表明介电常数的下降（随着频率的增加）是保持材料波长（λm）基本不变的关键。结果表明，在该范围内，在不改变厚度的情况下，仍可满足λ/4对消，这解释了金属改性SiC纤维膜宽频带的原因。使用该模型，可以进一步预测有效吸收带宽甚至可以在切向损耗适当的情况下扩展到12GHz左右。值得强调的是，本研究所得到的结论也适用于其他介电吸收器。对介电常数的要求和所提出的方法可以作为在满足λ/4对消原理的介电吸收体上实现较宽频带的指南。

图1.Co/SiC纤维膜的制备过程示意图。右边的插图是Co/SiC-2纤维膜的数码照片（顶部）和SEM图像（底部）。

图2.在1400℃下热解的纯SiC纤维和Co/SiC杂化纤维的SEM图像：（a）纯SiC纤维，（b）Co/SiC-1，（c）Co/SiC-2，（d）Co/SiC-3。

图3.（a）在1400℃下热解的单根Co/SiC杂化纤维的TEM图像；（b）和（d）分别为对应测试区域A和B的HRTEM图像，（c）和（e）SAED图谱。

图4.（a）在1400℃下热解的Co/SiC纤维膜的XRD图谱和（b）电导率。

图5.硅树脂基体中纯SiC和Co/SiC杂化纤维膜的频率相关（a，b）复介电常数（εr=ε'-jε''）、（c）介电损耗角正切和（d）衰减常数（10wt％）。

图6.硅树脂复合材料（10wt％）中纯SiC纤维和Co/SiC杂化纤维（在1400℃下热解）的频率相关反射损耗的计算值：（a）纯SiC，（b）Co/SiC-1，（c）Co/SiC-2，（d）Co/SiC-3。

图7.在不同匹配厚度（tm）下，使用方程（7）对Co/SiC-2纳米纤维膜复合材料的|εr|曲线进行比较。

图8.通过方程（7）模拟并使用人工介电常数和不同切向损耗（tanδ），计算出与频率和厚度相关的有效吸收面积（RL＜-10 dB）：（a）tm=1 mm，（b）tm=2.8 mm，（c）tm=5 mm。