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上海交通大学陈玉洁商讨员&范群福助理商讨员：具有强磁耦合效应的项链状FeCoNi@N-Doped多孔碳纳米纤维，可杀青高性能微波接纳

跟着无线通讯本领快速发展和电子扶直等闲应用，电磁辐照与侵扰问题日益超过，不仅恐吓健康和生态系统，还可能消弱电子扶直结识性，致使对国防安全组成隐患。微波接纳（MA）材料可将电磁波能量升沉为热能等神气灵验耗散，是缓解电磁羞辱的进攻妙技。传统铁氧体和磁性金属（Fe、Co、Ni）虽具高鼓胀磁化强度和GHz波段磁损耗能力，但密度高、别离性差、阻抗匹配欠安且易氧化，限度了本色应用。此外，碳基磁性复合材料虽可改善阻抗匹配并引入双损耗机制，但仍存在磁性颗粒易聚会、界面不及以及制备复杂、可控性差等问题，难以沸腾超薄、高性能宽带吸波材料的需求。

近日，上海交通大学陈玉洁商讨员和范群福助理商讨员团队在期刊《Composites Science and Technology》上发表了最新商讨服从“Necklace-Structured FeCoNi@N-Doped Porous Carbon Nanofibers with Strong Magnetic Coupling for High-Performance Microwave Absorption”。在该商讨中，团队通过便捷的水热辅助静电纺丝-碳化门径制备了一维项链状FeCoNi@NPCNFs。通过该门径精确调控了FeCoNi纳米粒子（FeCoNi NPs）的尺寸与含量，杀青了在氮掺杂多孔碳纳米纤维（NPCNFs）中的均匀别离，从而增强了材料的磁各向异性与鼓胀磁化强度。末端标明，FeCoNi@NPCNFs在1.46毫米超薄厚度下不错杀青-52.36 dB的最小反射损耗（RLmin），并在1.66毫米厚度下取得了5.52 GHz的灵验接纳带宽（EAB），突显了高负载磁性组分额外线性别离结构关于构建高效、超薄磁性碳纤维电磁波接纳器的进攻作用。

图1：(a) FeCoNi@NPCNFs的合成流程透露图。(b) FeCoNi@NPCNFs的XRD图谱。(c, d) FeCoNi纳米颗粒的SEM图。(e) FeCoNi/PVP@PAN/PMMA的TEM图。NPCNF-3 的(f, g) SEM图，(h) TEM图，(i,j) HRTEM图、(k) SAED图谱以及(l-q) EDS mapping图。

最初，选拔低温水热法合成了直径约450 nm的FeCoNi纳米粒子。随后，选拔同轴静电纺丝工艺将FeCoNi NPs引入复合纳米纤维。其中，PVP核层溶液中的极性基团可与金属名义的孤电子对配位酿成化学吸附层，而其长链结构则提供空间位阻，这两种机制协同阻抑磁性颗粒的聚会。纺丝后的纳米纤维膜经预氧化处理，并在800 ℃进行碳化，最终酿成项链状FeCoNi@NPCNFs。为系统商讨FeCoNi NPs负载量对材料刻画和微波接纳性能的影响，合成了一系列负载量可调的 FeCoNi@NPCNFs。

图2：(a) FeCoNi@NPCNFs 的拉曼光谱；NPCNF-3 的 XPS光谱：(b) 全谱图，(c) C 1s，(d) N 1s，(e) Fe 2p，(f) Co 2p 和 (g) Ni 2p；(h) FeCoNi@NPCNFs 的室温磁滞回线；(i) NPCNF-3 的氮气吸附-脱附等温线及孔径漫衍图。

如图2所示，FeCoNi@NPCNFs由金属态FeCoNi和N掺杂碳组成，展现出典型的铁磁性特征。跟着FeCoNi负载量的增多，鼓胀磁化强度（Ms）徐徐升高，并在3.5-4.5 g区间趋于鼓胀；而矫顽力（Hc）则因一维结构激发的磁各向异性而高于纯FeCoNi。纤维名义的分级多孔结构和高比名义积有助于界面极化能力，N掺杂则培育了偶极极化强度，二者协同优化了宽频吸波性能。该商讨系统揭示了FeCoNi@NPCNFs的结构-组成-磁性能之间的内在相干，为其高效吸波应用提供了表面支握。

图3：不不异品在填料添加量为 50 wt% 条目下的反射损耗（RL）弧线额外三维与二维投影图：(a1–a3) NPCNF-1，(b1–b3) NPCNF-2，(c1–c3) NPCNF-3，(d1–d3) NPCNF-4；(e) NPCNF复合材料的最小反射损耗（RLmin）与最大灵验接纳带宽（EABmax）对比；(f) 不同厚度下NPCNF的RLmin值；(g, h) 近期文件中报谈的碳基接纳材料在不同厚度下的 (g) RLmin和 (h) EAB 值对比。

图4：FeCoNi@NPCNFs复合材料的电磁波接纳机意图。

FeCoNi@NPCNFs连结了0D磁性纳米颗粒（磁损耗）、1D多孔核壳CNFs（介电损耗、限域效应）以及3D磁耦合收集的上风，协同杀青了雅致的阻抗匹配和“磁-介”耦合损耗机制，最终在超薄厚度下杀青高强度接纳与宽频反馈。具体的，FeCoNi@NPCNFs 在 1.46 mm 厚度下杀青最低反射损耗（RLmin）−52.36 dB，在 1.66 mm 厚度时灵验接纳带宽（EAB）达 5.52 GHz（11.70–17.22 GHz），展现出突出的微波接纳性能。此外，RCS模拟标明，FeCoNi@NPCNFs草率在超薄涂层下显耀阻抑远场雷达散射，其RCS值多数低于-20 dBm²，最大降幅可达40.92 dBm²，并在1.00-2.00mm厚度范围、-90°至90°宽角以及8-18 GHz宽频段内保握低RCS值，展现出“薄、宽、强、稳”的远场吸波上风，是雷达隐身（如战机）和卫星通讯抗侵扰的理念念候选材料。

论文邻接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353825003574?fr=RR-2&ref=pdf_download&rr=983eea7b5eebddbe

东谈主物简介：

陈玉洁，上海交通大学材料科学与工程学院商讨员，博士生导师，入选国度级后生东谈主才策划、上海市巾帼立异少壮、上海市后生科技英才扬帆策划。勤恳于于环境反馈智能起始高分子额外复合材料，以及极点环境应勤恳能高分子复合材料商讨。当今已算作第一作家和通讯作家在AM、Matter、AFM、Nano Energy、ACS Nano、Nano Letters等期刊上发表论文60余篇，肯求和取得国度发明专利30余项。取得了2022年上海市科技跨越一等奖、中国复合材料学会天下运输鸿沟复合材料立异本领奖、中国有色金属学会后生优秀孝顺奖等奖励。兼任《Smart Molecules》、《复合材料学报》后生编委，《现代化工商讨》编委，中国复合材料学会复合材料回收期骗本领专科委员会副书记长和常务委员。

范群福，博士毕业于北京理工大学，获工学博士学位。2023年加入上海交通大学，现任助理商讨员。主要从事复合材料结构测度打算、高性能聚会物基功能复合材料以及电磁波接纳材料的商讨使命。

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