[发明专利]用于微波和太赫兹频率的宽带电磁辐射吸收的基于石墨烯的结构和方法

说明书

本申请是申请日为2013年6月13日、申请号为201310233517.0、发明名称为“用于微波和太赫兹频率的宽带电磁辐射吸收的基于石墨烯的结构和方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开一般涉及使用石墨烯吸收宽带电磁波的结构和方法，更具体地，涉及被配置为吸收从电磁波发生源发射的微波和太赫兹频率的宽带电磁波的石墨烯片(graphene sheet)的方法和结构。

背景技术

当前正在调查研究用于众多商业和军事应用的在微波和太赫兹频谱范围的宽带吸收材料的发展。例如，太赫兹雷达系统能够探测亚毫米级的目标的详细结构，同时能够根据吸收的频谱依赖性区分材料。对于军事应用，可基于频谱响应，通过名录(catalogue)或薄叶(thin foliage)以及从背景辨别出的目标来侦测武器或人员。完全吸收所关注的(例如太赫兹频率的)入射电磁波以使得不发生透射和反射的宽带吸收材料的使用可被用来有效地隐藏目标。但是，用于该目的的大部分已知材料系统依赖于吸收频谱的谐振峰值，且因此仍然缺少宽带解决方案。

发明内容

根据实施例，一种用于吸收微波和太赫兹频率的电磁辐射的结构包括多个石墨烯片，所述多个石墨烯片位于将隐形(cloak)于电磁辐射的物体上或其周围。在一些情况下，该隐形结构还可包括位于相邻的石墨烯片之间的透明介电层。

在另一实施例中，一种用于吸收微波和太赫兹频率的宽带电磁辐射的结构包括多个石墨烯片，所述多个石墨烯片被配置为位于物体上或其周围以吸收微波和太赫兹频率的宽带电磁辐射。

在另一实施例中，用于吸收微波和太赫兹频率的电磁辐射的可移动(removable)结构包括含有石墨烯的织物，其中所述织物被配置为可移动地裹在物体周围，其中石墨烯具有能有效吸收微波和/或太赫兹频率的电磁辐射的至少一部分的量。

通过本发明的技术还实现了另外的特征和优点。本发明的其他实施例和方面在此被详细描述并被认为是所要求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点和特征，参考说明和附图。

附图说明

在说明书的结尾处的权利要求书中具体地指出并明确地要求保护被认为是本发明的主题。通过以下结合附图进行的详细描述，本发明的前述和其他特征和优点将变得明显，在附图中：

图1示例出远红外和太赫兹波段中单个石墨烯层的透射频谱。

图2示例出根据实施例用于吸收微波和太赫兹频谱的电磁辐射的电磁宽带吸收结构，该结构包括多个石墨烯片。

图3示例出根据实施例用于吸收微波和太赫兹频谱的电磁辐射的电磁宽带吸收结构，该结构包括通过透明介电层分隔的多个石墨烯片。

图4示例出根据实施例用于吸收微波和太赫兹频谱的电磁辐射的电磁宽带吸收结构，该结构包括含有石墨烯鳞片(graphene flake)的涂层。

具体实施方式

本文中公开了用于吸收处于微波和太赫兹频率的从电磁辐射源发射的电磁辐射的至少一部分的电磁宽带吸收结构和方法。通过提供对微波和太赫兹频率的电磁波的宽带吸收，由于宽带电磁波被吸收且没有发生透射或反射，因此可以在这些频率下有效地隐藏物体。本文中使用的术语“微波”一般而言是指1毫米到1米的波长范围(即，300MHz到300GHz)，而术语“太赫兹”一般而言是指在1000到100微米之间的波长范围内(即，300GHz到3THz)的亚毫米波能。

电磁宽带吸收结构通常由多个石墨烯片形成，其中电磁宽带吸收结构能有效地吸收微波和太赫兹频率的电磁辐射的至少一部分。石墨烯片的数量通常取决于所预期的应用和具体应用所需的最小反射。典型的石墨烯“层”可包括单个石墨烯片或多个石墨烯片，例如，在一些实施例中是1片到1000片，在其他实施例中是约10片到100片。在大部分实施例中，所产生的由石墨烯片组成的石墨烯层可具有约1纳米到约100纳米的厚度，而在其他实施例中具有约10nm到约80nm的厚度。

石墨烯是一种以平面六角形结构排列的二维的碳原子同素异形体。其以有用的电子特性为特征，这些电子特性包括两极性、高纯度、高迁移率、高临界电流密度。已报导了在室温下高达200,000cm²/Vs的电子迁移率值。