Abstract Using biomass as raw materials to fabricate porous carbon (PC) absorbing materials has become a hotspot. However, the effective medium to regulate the porous structure is often limited to control the heat treatment conditions including heating temperature, insulation time and heating rate. In this work, the pinecone was decided as raw materials and four different activators (KOH, NaOH, K2CO3 and ZnCl2) were chosen to investigate the effect of the type of activator on the porous structure. Meanwhile, the activation mechanisms were revealed as well. SEM results illustrate that the variety of activators has a remarkable influence on the pore size of porous. Based on Maxwell-Garnet theory, the size of the aperture will affect the impedance matching of absorber. According to the electromagnetic (EM) parameters, the porous carbon activated by KOH (KOH-PC), NaOH (NaOH-PC) and K2CO3 (K2CO3-PC) exhibited excellent impedance matching compared to other absorbers. Thus, the KOH-PC, NaOH-PC and K2CO3-PC exhibit sterling EM wave absorption performance. Particularly, the minimum reflection loss of K2CO3-PC could be up to −76.0 dB at the matching thickness of 2.1 mm and the broadest effective absorption bandwidth was 5.92 GHz covering from 11.92 to 17.84 GHz at 2.3 mm. The excellent EM wave absorption performance could ascribe to the synergistic effect of conductive loss, space charge polarization and dipolar loss. Besides, the influence of the addition amount of activators to the porous structure was also investigated. This work offers a reference for the structural control of biomass porous carbon absorber.

中文翻译：

---

可调谐电磁波吸收性能对生物质制备的形态控制 3D 多孔碳的依赖性

摘要 以生物质为原料制备多孔碳（PC）吸波材料已成为研究热点。然而，调节多孔结构的有效介质往往仅限于控制加热温度、保温时间和加热速率等热处理条件。在这项工作中，决定松果为原料，并选择四种不同的活化剂（KOH、NaOH、K2CO3 和 ZnCl2）来研究活化剂类型对多孔结构的影响。同时，也揭示了激活机制。SEM 结果表明活化剂的种类对多孔的孔径有显着影响。根据 Maxwell-Garnet 理论，孔径的大小会影响吸收体的阻抗匹配。根据电磁（EM）参数，与其他吸收剂相比，由 KOH (KOH-PC)、NaOH (NaOH-PC) 和 K2CO3 (K2CO3-PC) 活化的多孔碳表现出优异的阻抗匹配。因此，KOH-PC、NaOH-PC 和 K2CO3-PC 表现出良好的电磁波吸收性能。特别是，K2CO3-PC 在匹配厚度为 2.1 mm 时的最小反射损耗可达 -76.0 dB，最宽的有效吸收带宽为 5.92 GHz，覆盖 2.3 mm 处的 11.92 至 17.84 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于导电损耗、空间电荷极化和偶极损耗的协同效应。此外，还研究了活化剂添加量对多孔结构的影响。该工作为生物质多孔碳吸收剂的结构控制提供了参考。与其他吸收剂相比，NaOH (NaOH-PC) 和 K2CO3 (K2CO3-PC) 表现出优异的阻抗匹配。因此，KOH-PC、NaOH-PC 和 K2CO3-PC 表现出良好的电磁波吸收性能。特别是，K2CO3-PC 在匹配厚度为 2.1 mm 时的最小反射损耗可达 -76.0 dB，最宽的有效吸收带宽为 5.92 GHz，覆盖 2.3 mm 处的 11.92 至 17.84 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于导电损耗、空间电荷极化和偶极损耗的协同效应。此外，还研究了活化剂添加量对多孔结构的影响。该工作为生物质多孔碳吸收剂的结构控制提供了参考。与其他吸收剂相比，NaOH (NaOH-PC) 和 K2CO3 (K2CO3-PC) 表现出优异的阻抗匹配。因此，KOH-PC、NaOH-PC 和 K2CO3-PC 表现出良好的电磁波吸收性能。特别是，K2CO3-PC 在匹配厚度为 2.1 mm 时的最小反射损耗可达 -76.0 dB，最宽的有效吸收带宽为 5.92 GHz，覆盖 2.3 mm 处的 11.92 至 17.84 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于导电损耗、空间电荷极化和偶极损耗的协同效应。此外，还研究了活化剂添加量对多孔结构的影响。该工作为生物质多孔碳吸收剂的结构控制提供了参考。NaOH-PC 和 K2CO3-PC 表现出优良的电磁波吸收性能。特别是，K2CO3-PC 在匹配厚度为 2.1 mm 时的最小反射损耗可达 -76.0 dB，最宽的有效吸收带宽为 5.92 GHz，覆盖 2.3 mm 处的 11.92 至 17.84 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于导电损耗、空间电荷极化和偶极损耗的协同效应。此外，还研究了活化剂添加量对多孔结构的影响。该工作为生物质多孔碳吸收剂的结构控制提供了参考。NaOH-PC 和 K2CO3-PC 表现出优良的电磁波吸收性能。特别是，K2CO3-PC 在匹配厚度为 2.1 mm 时的最小反射损耗可达 -76.0 dB，最宽的有效吸收带宽为 5.92 GHz，覆盖 2.3 mm 处的 11.92 至 17.84 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于导电损耗、空间电荷极化和偶极损耗的协同效应。此外，还研究了活化剂添加量对多孔结构的影响。该工作为生物质多孔碳吸收剂的结构控制提供了参考。92 GHz 在 2.3 毫米处覆盖 11.92 至 17.84 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于导电损耗、空间电荷极化和偶极损耗的协同效应。此外，还研究了活化剂添加量对多孔结构的影响。该工作为生物质多孔碳吸收剂的结构控制提供了参考。92 GHz 在 2.3 毫米处覆盖 11.92 至 17.84 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于导电损耗、空间电荷极化和偶极损耗的协同效应。此外，还研究了活化剂添加量对多孔结构的影响。该工作为生物质多孔碳吸收剂的结构控制提供了参考。