哈工大《Carbon》：一种高性能电磁波吸收材料！

微波吸收是一种针对严重电磁污染的高级且可持续的策略，因为它建立在电磁能量的有效转换上，而不是传统的反射原理。以这种技术，微波吸收材料（MAMS）已经得到了广泛的关注，并进行了深入研究。众所周知，电磁波是由空间中相同且相互垂直的电场和磁场产生的，这确定了它们的传播可以通过与电或磁分支相互作用而终止。因此，常规MAMS通常分为介电损耗和磁损耗的介质。

高性能MAM的流行模型是将电介质和磁组件组合在一起，以便所制备的复合材料可以受益于互补的损耗机制和显著的协同效应。在所有类型的复合材料中，磁性金属和碳材料的组合一直被视为减轻EM污染的最有效方法之一。一方面，磁性金属粒子可以提供出色的磁损耗，另一方面，碳基质具有可调节的介电特性和可设计的微观结构。在磁性金属/碳复合材料制备中的焦点是优化化学组成和微观结构，将增强其微波吸收性能。

合理优化材料组分和微观结构对于促进磁性碳基复合材料在微波吸收方面的应用很有帮助。近日，哈尔滨工业大学Yunchen Du（通讯作者）等研究人员通过溶剂热反应，然后进行高温热解，合成出具有可调化学组分的均匀Co/C微球。这些Co/C微球可以产生优异的微波吸收性能，尤其是对于Co/C-1.0（葡萄糖与硝酸钴的重量比为1.0），其强的反射损耗RL和有效吸收宽带也优于那些类似的复合材料，最低RL值达到-71.3 dB，有效吸收带宽为14.2 GHz。可以相信，这项工作可以为制备具有所需微观结构和化学组分的磁性碳基复合材料提供新的策略！这项研究工作以“Dual functions of glucose induced composition-controllable Co/C microspheres as high-performance microwave absorbing materials”为题发表在国际著名期刊《Carbon》上。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622320306655

这种简单的策略极大地受益于葡萄糖的双重功能。一方面，葡萄糖是葡糖酸盐的来源，葡糖酸盐是与Co离子络合并产生均匀的Co-葡糖酸盐微球的有机配体，另一方面，葡萄糖可以转化为碳纳米颗粒并容纳在Co-葡糖酸盐微球中。与纯金属Co颗粒相比，最终的Co/C微球显示出完全不同的电磁性能。碳组分的存在和Co纳米颗粒的高分散性引起介电损耗和磁损耗增强。

图1. Co/C-0（a），Co/C -0.5（a），Co/C -1.0（c），Co/C -2.0（d）和Co/C -3.0（e）的SEM图像，以及它们相应的XRD图

图2.Co/C-0（a），Co/C -0.5（a），Co/C -1.0（c），Co/C -2.0（d）和Co/C -3.0（e）的TEM图像，以及Co/C-1.0的高分辨率TEM图像

图3 Co/C微球制备方法示意图

图4电磁参数表征

图5 反射损耗RL图

总而言之，作者成功地制备了一系列以Co-葡糖酸盐为自牺牲前体的均匀Co/C微球。在Co-葡糖酸盐的溶剂热反应过程中，葡萄糖是葡糖酸盐和碳纳米颗粒的来源。发现所得的碳纳米颗粒被容纳在最终的Co-葡糖酸盐微球中，因此，可以通过葡萄糖与硝酸钴的重量比容易地调节这些Co/C微球的化学组成。微观结构和化学成分的优化带来了介电损耗和磁损耗的显著改善。当葡萄糖与硝酸钴的重量比为1.0时，复合材料Co/C-1.0呈现优异的微波吸收性能，其RL强度和有效吸收带宽可以达到-71.3 dB和14.2 GHz，分别。这样的性能也优于先前研究中的许多类似复合材料。（文：one end）