Zhang 通过熔融共混的办法把石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合到一块儿,接着用亚临界 CO2 当发泡剂,做出了石墨烯 / PMMA 泡沫吸波体。当石墨烯的量达到一定比例,比如说体积含量是 1.8% 的时候呢,在特定的频率范围,也就是 8 到 12GHz 这个波段里,电磁干扰屏蔽的效果能达到 13 到 19dB。用这种方法确实能做出吸波性能还可以的吸波体,不过呢,它有一些缺点。制作的过程特别复杂,反应需要的条件很严格,而且吸波体的结构不好掌控。要是泡沫吸波体里面的那些孔隙特别大,就很容易变成更大的裂缝,这样一来,泡沫吸波体就变得很容易碎啦。
相比之下,用 3D 打印做出来的蜂窝状吸波体就不一样了。它在结构上是可以控制的,能让材料分布得更加均匀。这一点对提升吸波性能很有帮助哦。这个蜂窝状吸波体是在课题组之前做的工作基础上弄出来的。课题组之前根据一种叫四分之一波长的理论确定了各个功能层的大小尺寸,还确定了各个功能层要用的材料。
课题组用 FDM 制造工艺做出了蜂窝状吸波体。然后在微波暗室里,用一种叫弓形法的方法测试了蜂窝状吸波体在特定频率范围内,也就是 TE 波段 8 到 18GHz 的反射损耗情况。把测出来的结果跟之前打印的平板状吸波体对比一下,就会发现跟平板状吸波体相比,蜂窝状吸波体在很多方面都有很大的进步呢,比如重量更轻、适用的频率更宽、吸收效果更强。根据传输线理论来分析蜂窝状吸波体的吸波原理,是这样的:因为蜂窝状吸波体里面有正六边形的孔洞,所以电磁波进入吸波体内部就变得更容易了,这样它的阻抗匹配就更好。另外呢,在孔洞的棱边上,射进来的电磁波会在边缘的地方发生一种奇怪的现象叫衍射,这会让电磁波的传播方向发生改变,从而导致多次反射。上下表面反射的电磁波会互相抵消。