Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Sep 2022)
Electromagnetic wave absorption of coconut fiber-derived porous activated carbon
Abstract
In this study, porous carbon has been prepared through potassium hydroxide (KOH) activation of coconut fiber (CF) and subsequent carbonization in the presence of an inert gas. The activated carbons (AC) were prepared via carbonization of the precursor at different temperatures. Subsequently, their electromagnetic wave absorption (EMWA) performance was investigated at X-band frequency. The phase crystallinity, porous features, and degree of graphitization of the activated carbons were studied using XRD, nitrogen adsorption/desorption isotherm, and Raman spectroscopy, respectively. Using the BET method, the activated carbon prepared at 750 °C displayed a high specific surface area of 602.9 m2 g−1 and an average pore size of 6 nm, which confirms the extant of mesopores. The EMWA was studied using COMSOL Multiphysics software based on the finite element method. Results show that the activated carbon prepared at 750 °C attained an optimal reflection loss of −45.6 dB at 10.96 GHz with a corresponding effective bandwidth of 3.5 GHz at a thickness of 3.0 mm. In conclusion, this study interestingly shows that porous carbon obtained from coconut fiber has great potential for attenuating electromagnetic waves. Resumen: En este estudio, el carbono poroso se ha preparado mediante la activación con hidróxido de potasio (KOH) de la fibra de coco (CF) y la posterior carbonización en presencia de un gas inerte. Los carbones activados (AC) se prepararon mediante carbonización del precursor a diferentes temperaturas. Posteriormente, se investigó su rendimiento de absorción de ondas electromagnéticas (EMWA) en la frecuencia de banda X. La cristalinidad de fase, las características porosas y el grado de grafitización de los carbones activados se estudiaron utilizando XRD, isoterma de adsorción/desorción de nitrógeno y espectroscopia Raman, respectivamente. Empleando el método BET, el carbón activado preparado a 750 °C mostró una alta superficie específica de 602,9 m2 g−1 y un tamaño de poro medio de 6 nm, lo que confirma la existencia de mesoporos. La EMWA se estudió utilizando el software COMSOL Multiphysics basado en el método de elementos finitos. Los resultados muestran que el carbón activado preparado a 750 °C alcanzó una pérdida de reflexión óptima de −45,6 dB a 10,96 GHz con un ancho de banda efectivo correspondiente de 3,5 GHz con un grosor de 3,0 mm. En conclusión, este estudio muestra de manera interesante que el carbono poroso obtenido de la fibra de coco tiene un gran potencial para atenuar las ondas electromagnéticas.
