发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种碳基宽带太赫兹吸收器及其制备方法。在本发明中，以三聚氰胺海绵为原料，在惰性气氛和高温下进行热解，制备了基于退火碳化海绵的太赫兹吸收器，所述太赫兹吸收器具有柔性，且能在较宽的频段内具有优良的屏蔽和吸收性能。

本发明中首先提供了一种碳基宽带太赫兹吸收器，所述太赫兹吸收器基于退火碳化海绵制备而成，为三维网络结构，密度为0.009~0.011 g/cm³，孔径为33.78~78.20 µm。

进一步的，所述碳基宽带太赫兹吸收器在机械变形后可以恢复原状且无明显损伤。

进一步的，所述碳基宽带太赫兹吸收器电导率为0~3.051 S/m。

本发明中还提供了上述碳基宽带太赫兹吸收器的制备方法，具体包括如下步骤：

将三聚氰胺海绵在氮气氛围下升温，然后冷却，得到退火碳化海绵，将得到的退火碳化海绵切割，形成碳基宽带太赫兹吸收器；所述升温为升温至700~1000℃，保持0.5~2h。

进一步的，所述氮气的气流量为0~100且不为0 mL/min，所述氮气的气流量优选为40mL/min。

进一步的，所述升温速率为0~10且不为0 ℃/min，所述升温速率优选为5℃/min。。

进一步的，所述切割为将退火碳化海绵切割成2~8 mm厚。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明制备得到的碳基宽带太赫兹吸收器克服了由反射材料组成的传统太赫兹屏蔽材料存在的两个缺陷：反射屏蔽材料不能完全消除太赫兹波的干扰和反射性屏蔽材料密度较大，避免了反射的太赫兹波对屏蔽装置内部的其他精密电子元件产生的不利影响。

超材料是目前研究最广泛的太赫兹吸收材料，但在吸收带宽、偏振和入射角等方面存在局限性。三聚氰胺海绵以其重量轻、价格低、立体网络结构丰富等优点，广泛应用于生活的各个领域。本发明中，以三聚氰胺海绵为原料制备的碳基太赫兹吸收器则突破了超材料的局限性，实现了宽频、高吸收和低反射。而三聚氰胺海绵经过高温热处理后，不仅能保持其良好的柔韧性和三维多孔结构，而且具有良好的导电性。

传统太赫兹屏蔽材料通常反射大部分太赫兹波，而传统太赫兹吸收材料在宽带频率范围内难以获得较大的吸收率，所以太赫兹屏蔽材料和太赫兹吸收材料通常是作为两个独立的问题来研究的。本发明中，结合了太赫兹屏蔽和吸收性能的单一材料在高端应用中可以享有更多的优势，满足了同时具有卓越的太赫兹屏蔽和吸收能力的严格要求。

本发明中，选用三聚氰胺海绵作为原材料实现了低成本和高产量的优点，通过一步热处理法实现了制备工艺简单化，制备得到的太赫兹吸收器具备柔性和低成本的优点。并且，本发明中制备得到的太赫兹吸收器屏蔽效能最高可达49dB，最高屏蔽效率约99.999%。除此之外，本发明中制备的太赫兹吸收器反射损耗最高可达47dB，意味着最高吸收效率可达99.99%以上，在0.25-3.5THz的宽频内拥有卓越的屏蔽和吸收性能。

本发明中制备得到的太赫兹吸收器具有极好的柔性，在弯曲和压缩等机械变形后可以恢复到原来的形状，且没有任何明显的损伤；其还具有较好的导电性，热处理前的三聚氰胺海绵无任何导电性，退火处理导致海绵碳化，从而导电，且随着退火温度的升高，电导率持续增加，最高可至3.051 S/m；并且，所述太赫兹吸收器具有丰富的三维网格结构，孔径最小也可达到约33µm，与太赫兹波波长处于相同的阶数。除此之外，太赫兹吸收器超高的孔隙率能大大减小材料有效固体含量，降低材料有效介电常数，从而达到阻抗匹配条件，显著降低表面反射，使得太赫兹波大量进入材料内部。