铁氧体/石墨烯复合吸波材料凭借其磁-介电协同损耗与轻量化潜力，在电磁防护与隐身领域展现出巨大应用前景。然而，传统复合体系中相组成难以调控、颗粒与石墨烯界面结合松散，导致阻抗匹配失衡与损耗机制单一，严重制约了吸波性能的提升。因此，开发界面结合紧密、相比例可精确调控的轻量化宽频吸波材料具有重要意义。基于此，本文，山东理工大学 Yishan Wang、张学谦等研究人员在《New Journal of Chemistry》期刊发表名为”Dual role of graphene: constructing a pomegranate-like Fe2O3/Fe3O4/rGO composite for lightweight and broadband microwave absorption”的论文，研究提出了一种石墨烯介导的原位碳热还原策略。该石榴状 Fe2O3/Fe3O4/rGO 复合吸波材料通过卷曲 rGO 纳米片原位包裹 Fe2O3/Fe3O4 杂化纳米颗粒，自组装形成三维多孔网络，无需额外还原剂即可实现结构构筑。
此外，石墨烯在该体系中发挥了”双重角色”的协同效应：一方面作为导电支架抑制颗粒团聚、构建电子传输通路，另一方面作为相调控剂原位将部分 Fe2O3 转化为 Fe3O4，从而实现相比例的精确调控。经原位相工程调控，Fe3O4 借助自然共振与交换共振提供强磁损耗，并通过 Fe2+/Fe3+ 电子跳跃贡献额外介电损耗；半导体 Fe2O3 则优化阻抗匹配。同时，紧密异质界面诱导出强烈的界面极化与磁交换耦合，石榴状多孔结构进一步延长电磁波传播路径、提升损耗效率，使其适用于轻量化高性能吸波体与电磁防护场景。本研究提出了一种以石墨烯为”导电支架+相调控剂”双重角色的原位相工程策略，该策略显著增强了铁氧体/石墨烯复合材料的电磁协同损耗能力，并为轻量化高性能微波吸收剂的设计提供了新的结构思路。
图1、Schematic illustration of the preparation process of the pomegranate-like Fe2O3/Fe3O4/rGO composite via water-bath self-assembly and subsequent carbothermal reduction.
图7、EMW absorption mechanism of Fe2O3/Fe3O4/rGO composites.
总而言之，通过简便的水浴自组装策略及后续热处理，成功制备了具有分层石榴石状结构的Fe₂O₃/Fe₃O₄/rGO复合材料。引入的石墨烯发挥着双重作用：既作为导电支架抑制铁氧体团聚，又作为碳热还原剂优化磁性Fe₃O₄的相组成。得益于磁损耗与介电损耗的协同耦合，FFG-0.4样品展现出了卓越的微波吸收性能。这种优异的吸收性能源于三个方面：通过原位形成的Fe₃O₄的自发共振和交换共振增强的磁衰减； 由恢复的sp²碳结构构建的稳健三维导电渗流网络所增强的传导损耗；以及由Fe–O键加固的丰富异质界面所产生的充足界面极化与偶极松弛，这些因素共同实现了全面的电磁能量耗散。本研究通过精确的相调控和界面工程，为设计轻质、高效微波吸收体提供了一种可行策略。
文献：https://doi.org/10.1039/d6nj03016e
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