原文出自Journal of Advanced Ceramics (先进陶瓷)期刊

Cite this article:

Wang X, Luo J, Mao S, et al. Electromagnetic collaborative optimization of DyFe-MOFs derivatives for ultra-thin electromagnetic wave absorption. Journal of Advanced Ceramics, 2025, https://doi.org/10.26599/JAC.2025.9221163 

文章DOI：10.26599/JAC.2025.9221163

ResearchGate：Electromagnetic collaborative optimization of DyFe-MOFs derivatives for ultra-thin electromagnetic wave absorption

1、研究背景

5G通信时代的到来推动了无线通信设备、智能终端和精密电子仪器的飞速发展，彻底改变了现代互联生活方式。然而，技术的进步也带来了日益严重的电磁波污染问题，对人类健康、生态环境以及军事和国防信息安全产生不利影响。因此，开发高效、稳定的电磁吸收材料成为迫切需求。传统碳基材料虽具有制备简单、导电性优异、密度低、比表面积大等优点，但单一材料往往因电导率过高而导致电磁波反射增加，难以满足高性能电磁波吸收材料的要求。近年来，将磁性材料与介电材料相结合，通过调整材料的阻抗匹配特性和衰减能力，已成为提升吸波性能的重要策略。

2、研究目的

为实现在保持材料薄厚度的同时，兼具更强的反射损耗与更宽的吸收带宽性能。

3、研究方法

本研究采用溶剂热和高温碳化技术，通过改变Dy³⁺和Fe³⁺摩尔比，优化了材料的介电和磁性能，为电磁波吸收材料的发展提供了新思路。

4、主要结论

本研究以金属有机框架（MOFs）为前驱体，通过溶剂热法和高温碳化法合成了Dy₂O₃/Fe₃C/N掺杂碳（DFC）复合材料。通过系统调整Dy³⁺/Fe³⁺的摩尔比，协同优化了材料的介电和磁性能。DFC的最小反射损耗（RL_min）值在厚度仅为1.76 mm时达到-56.08 dB，有效吸收带宽（EAB）值高达5.12 GHz（12.56-17.68 GHz）。优异的电磁波吸收性能源于优化的阻抗匹配、多重散射和反射、介电损耗和磁损耗。此外，Dy³⁺独特的高配位特性在MOFs框架内产生了很强的协同作用，在碳化过程中产生了丰富的非均质界面，促进了界面极化。同时，Dy³⁺的低电负性促进了电子向Fe³⁺位点的高效转移，在维持优化阻抗匹配的同时显著增强介电损耗。引入Dy³⁺与Fe³⁺是实现磁损耗与介电损耗协同的关键策略：Dy³⁺有效增强了材料的介电性能，而Fe³⁺则提高了其磁性能。二者结合优化了材料与自由空间之间的阻抗匹配，减少了电磁波在材料表面的反射，促进了吸收。所制备的复合材料同时结合了Dy₂O₃的介电损耗、Fe₃C的磁损耗以及氮掺杂碳（NC）的导电损耗。这种多机制协同作用使复合材料实现了宽频高效吸收。NC作为介电材料不仅贡献导电损耗，还有助于改善阻抗匹配，进一步减少电磁波反射，提高吸收效率。雷达截面（RCS）模拟进一步表明，在0°的探测角度下，与完美导电层相比，DFC的最大RCS值降低了17.96 dB m²，进一步证实了实际应用价值。因此，本研究为设计兼具薄厚度、宽频带与强衰减特性的电磁波吸收材料提供了重要参考。

5、作者及研究团队简介

汪小莉（第一作者），盐城工学院材料科学与工程学院硕士研究生，研究方向为电磁波吸收材料。

罗驹华（通讯作者），教授，博导，盐城工学院材料科学与工程学院院长。一直从事电磁波吸收材料领域的研究工作。主持国家自然科学基金项目、江苏省科技厅项目、江苏省教育厅重大基础研究项目等项目多项。以第一作者或通讯作者发表高水平论文130余篇。

成丽春（通讯作者），副教授，硕导，桂林电子科技大学材料科学与工程学院教师。一直从事电磁波吸收材料领域的研究工作。主持广西科技厅项目、广西教育厅基础研究项目等项目多项。以第一作者或通讯作者发表高水平论文40余篇。

谢宇（通讯作者），教授，博导，南昌航空大学环境与化学工程学院教师。主要从事环境能源材料化学领域的研究工作。主持国家自然科学基金委、江西省科技厅等项目多项。以第一作者或通讯作者发表高水平论文300余篇。

《先进陶瓷（英文）》（Journal of Advanced Ceramics）期刊简介

《先进陶瓷（英文）》于2012年创刊，清华大学主办，清华大学出版社出版，清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室提供学术支持，创刊主编为中国工程院院士、清华大学李龙土教授，主编为清华大学林元华教授、郑州大学周延春教授和广东工业大学林华泰教授。该刊主要发表先进陶瓷领域的高质量原创性研究和综述类学术论文，涉及先进陶瓷的制备、结构表征、性能评价的各个细节，尤其侧重新材料研制和先进陶瓷基础科学研究等重要方面，致力于在世界先进陶瓷领域搭建学术交流平台，引领和促进先进陶瓷学科的发展。已被SCIE、Ei Compendex、Scopus、DOAJ、CSCD等数据库收录。现为月刊，2024年发文量为174篇；2025年6月发布的影响因子为16.6，连续5年位列Web of Science核心合集“材料科学，陶瓷”学科33种同类期刊第1名；2024年11月入选“中国科技期刊卓越行动计划二期”英文领军期刊项目；2025年入选中国科学院文献情报中心期刊分区表材料科学1区Top期刊。2023年起，本刊结束与国际出版商的合作，改由清华大学出版社自主研发、拥有自主知识产权的科技期刊国际化数字出版平台SciOpen独家发布，标志着该刊结束多年来“借船出海”的办刊模式，回归本土独立运营，也是我国优质英文期刊中最早回归国产平台的期刊之一。

期刊主页：https://www.sciopen.com/journal/2226-4108

投稿地址：https://mc03.manuscriptcentral.com/jacer

期刊ResearchGate主页：https://www.researchgate.net/journal/Journal-of-Advanced-Ceramics-2227-8508

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