成果简介
开发轻质、高性能的电磁波（EMW）吸收材料仍然是一项巨大的挑战。本文，安徽理工大学疏瑞文 教授团队在《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“Synthesis of nitrogen-doped graphene aerogels modified by magnetic Fe3O4/Fe/C frameworks as excellent dual-band electromagnetic absorbers”的论文，研究采用溶热合成、热解处理和水热自组装三步法制备了磁性氧化铁/铁/碳框架装饰氮掺杂还原氧化石墨烯（NRGO/Fe3O4/Fe/C）复合气凝胶。显微形貌分析结果表明，制备的NRGO/Fe3O4/Fe/C复合气凝胶具有独特的三维（3D）多孔网络结构，大量八面体和丝瓜状碳骨架均匀分布在NRGO表面。
此外，还研究了 NRGO/Fe3O4/Fe/C 复合气凝胶的微观结构与电磁波吸收能力之间的关系。值得注意的是，当填充率低至 15.0 wt% 时，所得到的四元复合气凝胶在匹配厚度为 2.34 mm 时的有效吸收带宽最大为 7.92 GHz（从 10.08 GHz 到 18.0 GHz，覆盖部分 X 波段和全部 Ku 波段），而在厚度为 3.01 mm 时的反射损耗最小为 -48.2 dB。此外，雷达截面模拟结果表明，所制备的复合气凝胶具有很大的实际应用潜力。NRGO/Fe3O4/Fe/C复合气凝胶优异的电磁波耗散能力主要归功于其合理的结构设计和多组分协同作用。相信这项研究将有助于构建三维石墨烯基复合材料，使其成为轻质、宽带和高效的电磁波吸收器。
图文导读
图1、NRGO/Fe3O4/Fe/C复合气凝胶的制备示意图。
图2、 S1、S2 和 S3 的 XRD 图谱（a）；XPS 光谱：宽扫描（b），以及 S3 的相应分数光谱：C1s (c)、O1s (d)、N 1s (e) 和 Fe 2p (f)。
图3、RL ∼ f 曲线、RL 三维图和相应的等值线图：S1 (a)-(c)、S2 (d)-(f)和 S3 (g)-(i)。
图4、NRGO/Fe3O4/Fe/C 复合气凝胶的电磁波吸收机制示意图。
图5、RCS 模拟曲线 (a)。PEC (b)、S1 (c)、S2 (d) 和 S3 (e) 所覆盖 PEC 的计算机模拟技术 (CST) 远场模拟结果；PEC (f)、S1 (g)、S2 (h) 和 S3 (i) 所覆盖 PEC 的 -180.0° 至 180.0° 的 RCS 值。
小结
综上所述，采用溶热合成、高温热解和水热自组装三步法成功制备了NRGO/Fe3O4/Fe/C磁性复合气凝胶。微观形态分析结果表明，合成的NRGO/Fe3O4/Fe/C复合气凝胶具有独特的三维多孔网络结构，由相邻的NRGO片层自组装形成，大量的Fe3O4/Fe/C框架几乎均匀地负载在NRGO的皱缩表面。此外，还提出了电磁波吸收的可能机制，包括优化阻抗匹配、显著的多重反射、改善传导损耗、增强极化损耗和铁磁自然共振。因此，这项工作为制造基于石墨烯的三维宽带和高效电磁波吸收器提供了另一种途径。
文献：https://doi.org/10.1039/D3TC02696E
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