
碳基与磁性复合吸波材料凭借其轻质、可调的电磁参数,在电磁污染防护与隐身领域展现出巨大潜力。然而,单一介电或单一磁损耗机制往往难以兼顾”薄、轻、宽、强”的吸收需求,阻抗匹配失衡与衰减能力不足仍是瓶颈。因此,开发介电—磁协同、轻质高效的微波吸收材料具有重要意义。基于此,本文,烟台大学解秀波 副教授、杜伟教授等在《ACS Applied Nano Materials》期刊发表名为”Construction of Co-Derived Heterojunction Affected by Multi-Walled Carbon Nanotubes/Graphene Oxide toward Superior Microwave Absorption Performance”的论文(DOI: 10.1021/acsanm.6c03460),研究提出了一种多维协同设计的复合构筑策略。该 Co/MWCNTs/GO三元复合材料通过多壁碳纳米管(MWCNTs)与氧化石墨烯(GO)共组装形成稳定导电网络,并将Co均匀分散于网络之上。
此外,研究系统考察了热氧化时间(0–180 min)对复合材料物相演化与电磁参数的影响,多相界面的渐进形成显著增强了界面极化,MWCNTs/GO 导电网络提供电子传输通路并引入介电损耗,而钴氧化物的生成进一步贡献磁损耗机制。经测试,在 60 min 氧化时间、10 wt % 填料负载下,复合材料性能最优:最小反射损耗(RLmin)达 −49.7 dB(12.08 GHz),有效吸收带宽(EAB)达 7.28 GHz(厚度仅 2.2 mm)。同时,三维网络促进电子快速传输与极化弛豫,使其在低频段获得良好阻抗匹配与强衰减能力。本研究提出了一种”介电—磁”协同吸收的构建思路(受 MWCNTs/GO 调控的钴基异质结),该思路显著增强了材料的微波衰减能力,并为设计轻质、高效微波吸收材料提供了新的结构指引。

Figure 7.Mechanism of EWA in the Co/MWCNTs/GO composites.
通过可控热氧化策略成功制备了Co/MWCNTs/GO复合材料,并系统研究了氧化时间对其微观结构、化学状态及MWA性能的影响。结果表明,氧化时间可有效调控Co的氧化态、碳基体的石墨化程度以及异质界面的形成,从而调节介电损耗、磁损耗及阻抗匹配。在所研究的样品中,CCG-60表现出最佳的微波吸收性能,厚度为2.2 mm时,反射损耗最低,达到−49.62 dB,有效吸收带宽为7.28 GHz。这些结果表明,可控氧化为平衡Co/MWCNTs/GO复合材料中的多种损耗机制和阻抗匹配提供了一种有效方法,为设计轻质高效的微波吸收材料提供了可行策略。
文献:https://doi.org/10.1021/acsanm.6c03460
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