随着电子信息设备高度集成、雷达探测与多频谱侦察手段日益复杂，复杂电磁环境下的轻质、高效电磁波吸收材料需求愈发迫切。理想的吸波体需在超薄匹配厚度、超低填充量下实现宽频强吸收，而单一介电或单一磁损耗机制往往难以兼顾阻抗匹配与强衰减，且在力学、热学与隐身多功能集成上受限。因此，将磁性组元与导电碳骨架在空间上多级耦合，构建兼具介电—磁协同损耗与轻量多孔结构的吸波体，是突破上述瓶颈的关键方向。基于此，本文，军事科学院防化研究院Xiaodong Dai 团队在《Journal of Materials Chemistry A》期刊发表名为”Dielectric-magnetic synergy in Co-carbon nanofiber/graphene aerogels for lightweight and broadband electromagnetic wave absorption”的研究论文。该工作通过多尺度策略，将原位 MOF 衍生 Co-碳纳米纤维（Co-CNF）与还原氧化石墨烯（rGO）一体化集成，成功构建了具有介电磁协同的 Co-CNF/石墨烯气凝胶（Co-CNF/GA），构筑了连续的宏观三维电磁网络。
此外，Co-CNF 的引入不仅赋予气凝胶磁损耗能力，更与介电损耗形成协同，显著增强电磁波衰减；尤为关键的是，离轴电子全息（off-axis electron holography）表征证实了界面极化弛豫的存在，并揭示了 Co-CNF 内部 Co 纳米颗粒之间显著的磁耦合效应——该磁耦合有效拓展了局域磁场的作用空间，为”磁损耗增强”机制提供了直接证据。经矢量网络分析与吸波性能测试，优化后的 Co-CNF/GA-2 在仅 1.08 wt % 的超低填充量下即实现 9.39 GHz 的超宽有效吸收带宽（EAB），并在 2.59 mm 匹配厚度下达到 −75.40 dB 的最小反射损耗（RLmin）。与此同时，轻质化的 Co-CNF/GA-2 还展现出良好的隔热与红外隐身能力。本研究提出一种以原位 MOF 衍生 Co-CNF 与 rGO 多尺度构筑介电磁协同气凝胶的策略，通过磁耦合拓展局域磁场与三维电磁网络增强衰减，实现了超低填充、超宽频、强吸收的轻质吸波，并为多频谱隐身材料设计提供了新思路。
图1、（a）气凝胶制备过程的示意图;（b）Co-CNF的SEM图像;（c和d）Co-CNF/GA-2的SEM图像;（例如）TEM图像、HRTEM图像以及Co-CNF/GA-2的EDS元素映射。
总而言之，通过电纺丝、原位MOF生长和水热组装，成功制备了Co-CNF/GAs，将一维磁性Co-CNF与三维石墨烯网络相结合。优化的 Co-CNF/GA-2 在仅 2.59 mm 的匹配厚度下，实现了 9.39 GHz 的 EAB 和 −75.4 dB 的 RLmin，且填料含量极低，仅为 1.08 wt%，密度为 9.47 mg cm−3。这种卓越的吸收性能归因于由 Co-CNF 在气凝胶内构建的 3D 电磁网络，该网络诱导了多种电磁损耗机制，从而定制了气凝胶的电磁参数。连续的 3D 导电网络与多种极化弛豫作用相结合，赋予 Co-CNF/GA 介电损耗能力，而离轴电子全息术则揭示了相邻 Co 纳米颗粒之间的颗粒间磁通耦合，这可能进一步促进了磁损耗过程。介电损耗与磁损耗机制的结合造就了其卓越的吸收性能。此外，Co-CNF/GA-2还表现出良好的隔热性能和红外隐身能力。因此，本研究探索了一种基于介电-磁协同作用的多尺度设计策略，为开发兼具优异电磁波吸收能力和红外隐身能力的轻质材料提供了有效途径。
文献：https://doi.org/10.1039/d6ta08098g
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