![](static/image/blog/recommendico.gif)
在过去的几十年里,大量的电子设备丰富了人们的生活。然而,大量的电磁辐射不仅污染环境,同时危害着人类的神经系统。探索高效的电磁波吸收材料是应对微波辐射、电子安全和军事防御等电磁波问题的有效手段之一。理想的电磁波吸收器应当使电磁波透过其内部并增强电磁微波能量的耗散。因此,研制和探索具有“强吸收、低反射、薄厚度”特点的电磁波吸收材料,成为了科研人员对付电磁辐射的重要手段。但是,复合材料结构设计及低成本投入仍是限制电磁波吸收材料发展的难点和重点。
Multicomponent nanoparticles synergistic one-dimensional nanofibers as heterostructure absorbers for tunable and efficient microwave absorption
Chenxi Wang, Yue Liu, Zirui Jia, Wanru Zhao, Guanglei Wu*
Nano-Micro Letters (2023)15: 13
https://doi.org/10.1007/s40820-022-00986-3
本文亮点
1. 通过静电纺丝将CoSnO₃金属颗粒包裹在纳米纤维内部,预氧化及高温热碳还原制备一维异质结构Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维。
2. 大量项链状纤维束具有丰富的界面极化以及Co₃SnC₀.₇颗粒带来的磁损耗能够进一步提高材料的电磁吸波性能。
3. 高纵横比的Co₃SnC₀.₇/CNF一维复合材料具有高效的电磁吸收性能,在2.3 mm厚度下最小反射损耗可达-51.7 dB, 2.3 mm处的最大有效吸收带宽可达7.44 GHz。
内容简介
青岛大学吴广磊教授课题组通过静电纺丝和碳热还原处理成功地制备了CoSnO₃/PANF衍生的一维异质结构Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维复合材料。由于出色的电导损耗、丰富的极化损耗以及增强的磁损耗能力,使Co₃SnC₀.₇/CNF复合材料展现出优异的电磁波吸收性能。最小反射损耗值(RLmin)在2.3 mm时达到了-51.7 dB,同时在2.5 mm时最大吸收带宽(EAB,RL≤-10 dB)达到7.44 GHz。
图文导读
图1. 一维异质结构Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维的制备流程图。
图2. 一维异质结构Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维系列材料的SEM图: a) CoSnO₃/PANF,b) CoSnO₃/PANF预氧化,c) Co₃SnC₀.₇/CNF-700,d) Co₃SnC₀.₇/CNF-900,e) Co₃SnC₀.₇/CNF-800,f) Co₃SnC₀.₇/CNF-800的元素映射。
图3. Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维的XPS光谱:a) 全谱,b) C 1s,c) Co 2p,d) Sn 3d。
基于经典电磁波理论可对复合材料的相对复介电常数和复磁导率进行计算来得到Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维系列复合材料的反射损耗特性(图4)。其中CoSnO₃/PANF的最小反射损耗值为-17.8 dB,最大有效带宽也未达到预期,这源于样品本身较差的介电性能与磁性能。而经不同温度碳化后,一维异质结构Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维性能得到极大提升,800 ℃下Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维最小反射损耗值为-51.7 dB,对应厚度为2.3 mm,更在2.5 mm的匹配厚度下,有效吸收带宽达到了7.44 GHz,这是在多种损耗机制的相互搭配下,除了出色的电导损耗和极化损耗之外,自然共振损耗也十分出色。
图4. 在2-18 GHz频率下的3维反射损耗图及2维带宽图:(a1,a2) CoSnO₃/PANF, (b1,b2) Co₃SnC₀.₇/CNF-700, (c1,c2) Co₃SnC₀.₇/CNF-800, (d1,d2) Co₃SnC₀.₇/CNF-900。
III 电磁波吸收机理
图5. 一维异质结构Co₃SnC₀.₇/CNF纳米纤维的电磁波吸收机理示意图。
作者简介
本文共同第一作者
▍主要研究成果
本文共同第一作者
▍主要研究成果
本文通讯作者
▍主要研究成果
▍Email:jiaziruiqdu@163.com/jiazirui@qdu.edu.cn
▍个人主页:http://hxhg.qdu.edu.cn/info/1240/2233.htm
本文通讯作者
▍主要研究成果
▍Email:wuguanglei@qdu.edu.cn/wuguanglei@mail.xjtu.edu.cn
▍个人主页:http://clxy.qdu.edu.cn/info/1020/1239.htm
撰稿:原文作者
编辑:《纳微快报(英文)》编辑部
关于我们
Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、在Springer Nature开放获取(open-access)出版的学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, perspective, highlight, etc),包括微纳米材料与结构的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、电磁波吸收与屏蔽、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、PubMed、SCOPUS等数据库收录,2021JCR影响因子为 23.655,学科排名Q1区前5%,中科院期刊分区1区TOP期刊。多次荣获“中国最具国际影响力学术期刊”、“中国高校杰出科技期刊”、“上海市精品科技期刊”等荣誉,2021年荣获“中国出版政府奖期刊奖提名奖”。欢迎关注和投稿。
转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自纳微快报科学网博客。
链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-3411509-1370350.html?mobile=1
收藏