气凝胶可能成为未来太赫兹技术的关键
发布时间：2023-12-21 00:00:09 阅读数： 143
气凝胶通过简单的化学修饰可以获得较高的疏水性。来源:Thor Balkhed
高频太赫兹波在包括下一代医学成像和通信在内的许多应用中具有巨大的潜力。瑞典Linköping大学的研究人员在《高级科学》杂志上发表的一项研究表明，太赫兹光通过由纤维素和导电聚合物制成的气凝胶的传输是可以调节的。这是开启太赫兹波更多应用的重要一步。太赫兹范围涵盖了电磁波谱上介于微波和红外光之间的波长。它的频率很高。由于这一点，许多研究人员相信太赫兹范围在太空探索、安全技术和通信系统等方面具有巨大的潜力。
在医学成像中，它也可以作为x射线检查的有趣替代品，因为波可以穿过大多数非导电材料而不损伤任何组织。
然而，在太赫兹信号被广泛应用之前，有几个技术障碍需要克服。例如，很难有效地产生太赫兹辐射，需要能够接收和调节太赫兹波传输的材料。
张启伦和匡朝阳，有机电子实验室的研究人员。来源:Thor Balkhed
气凝胶是用水溶液制造的，不需要复杂的制造过程，因此在低成本的大规模可持续生产中具有很大的前景。来源:Thor Balkhed
Linköping大学的研究人员现在已经开发出一种材料，其对太赫兹信号的吸收可以通过氧化还原反应打开和关闭。这种材料是气凝胶，是世界上最轻的固体材料之一。“它就像一个可调节的太赫兹光过滤器。在一种状态下，电磁信号不会被吸收，而在另一种状态下，电磁信号可以被吸收。这种特性可以用于来自空间或雷达信号的远程信号，”Linköping大学LOE有机电子实验室的博士后陈尚志说。Linköping研究人员使用导电聚合物PEDOT:PSS和纤维素来制造气凝胶。他们在设计气凝胶时也考虑到了户外应用。它既防水(疏水)，又可以通过阳光加热自然解冻。
用于制造可调谐材料的导电聚合物比其他材料有许多优点。除此之外，它们具有生物相容性，耐用性，并且具有很强的调节能力。可调性来自于改变材料中电荷密度的能力。与其他类似材料相比，纤维素的最大优点是生产成本相对较低，而且它是一种可再生材料，这是可持续应用的关键。
“太赫兹波在宽频率范围内的传输可以被调节在13%到91%之间，这是一个非常大的调制范围，”LOE博士后邝朝阳说。
