来自中国科学院宁波材料技术与工程研究所、英国国家物理实验室、英国曼彻斯特大学和新加坡国立大学的科学家开发了一种新方法，发表在《InternationalJournalofExtremeManufacturing》杂志上，用于制造使用紫外(UV)激光照射在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上专门设计的宽带微波吸收超材料，具有良好控制的电学和磁学特性。

科学家提出一种一步激光合成方法来制造宽带微波吸收超材料

该过程涉及使用紫外激光精确控制特殊配方供体材料上的二维图案特性，该供体材料在与激光束相互作用时形成嵌入磁性颗粒的石墨烯，从而产生高功能的超宽带(1.56-18.3GHz)和宽频带。角微波吸收超材料，有望应用于自动和卷对卷大规模生产。

这项研究提出了一种一步激光合成方法，能够将PBI墨水自发转化为3D纳米结构石墨烯，并将液体离子前体还原为Fe3O4磁性纳米粒子。此外，与之前报道的大多数MMA相比，其中一些独特的结构特征表现出优异的吸收性能，并且该过程在环境大气中进行，仅需要供体涂层和激光照射，无需进行后处理。

“激光诱导石墨烯(LIG)的薄层电阻精确控制只有5%的偏差，这是通过适当的激光光反应和热反应实现的，而不是通过固定LIG的晶体长度来实现不可控的薄层电阻。磁性Fe3O4纳米粒子是使用这篇文章的第一作者、中国科学院宁波工业技术研究所(NIMTE)副研究员黄一和博士说：“精确控制的激光诱导光热反应，而不是氧化的纳米混合物。”

“激光控制的制造过程产生了平坦的表面层压板，磁性和电学材料分布均匀。因此，微波吸收器的测量结果与原始设计非常吻合。”

“通过采用夹层结构，我们制作了先进的多层吸波器，可以在尽可能广泛的工作频率范围内匹配空气阻抗，同时保持较小的相对厚度。第一层具有柔和轮廓的圆形图案，有助于扩展多层结构中圆形和方形图案的集成实现了负介电常数超材料特性，在工作频率范围内多次实现了值得注意的完美吸收(吸收率达99%)。”D.曼彻斯特大学的候选人。

通过激光技术制造的导电层压板表现出非常均匀的薄层电阻分布。薄层电阻变化几乎比丝网或喷涂印刷小一个数量级。这一优势有助于激光制造的微波吸收器的最终性能与其原始设计相匹配。

NIMTE副研究员KewenPan博士表示：“经过适当的调谐后，微波吸收器在较宽的带宽和入射角范围内实现了97.2%至97.7%的平均吸收系数。根据我的文献检索，这微波吸收体具有迄今为止报道过的最佳带宽与厚度比。”

NIMTE激光极限制造主任、英国皇家工程院院士LinLi教授评论道：“这项研究在复杂结构上直接生产保形微波吸收体方面取得了重大突破，这是通过同时形成以及柔性和弯曲基板上激光图案材料的电学和磁学特性的调整。

“凭借迄今为止最高的相对带宽和最低厚度的材料，该方法为大规模制造航空微波吸收应用、电磁干扰(EMI)抑制和5G技术的超材料开辟了一条新途径。”