东华大学《Carbon》多孔碳纳米纤维复合膜，优异电磁波吸收性能！

由于隐身技术的迅速发展和日常生活中电子设备的使用日益增加，电磁波吸收（EMWA）材料受到了广泛关注。高效EMWA材料被广泛应用于军事通信卫星、防御X波段跟踪、高频成像雷达、卫星数字数据传输。目前，一些磁性和介电材料可广泛用于准确改善EMWA样品的吸波性能。但是，某些磁性材料（如磁性微球）具有EMWA频率范围窄、易自然氧化以及密度大的缺点，极大地限制了其实际应用。

为了满足实际应用的需求，必须考虑EMWA样品的一些特性，例如高效率、宽频率范围、更轻质和在恶劣环境下的高稳定性。致力于开发轻巧高效的EMWA材料，具体而言，可以使用某些材料，例如磁性金属和铁氧体、碳基材料、二维（2D）过渡金属碳化物和其他材料来制备EMWA材料。最近，石墨烯和石墨烯基复合材料表现出优异的机械、光学和电学完整性，这归因于其高柔韧性和内部多重反射。这些材料可以显著吸收电磁波，并将电磁能量转化为热能。此外，EMW阻抗匹配是增强EMWA性能的另一个重要因素。磁性和介电材料的适当组合可以实现吸波材料和自由空间之间良好的阻抗匹配。通过适当的阻抗匹配，可以控制EMW能量的耗散，以实现优异的吸波性能。

近日，东华大学材料科学与工程学院Bin Ding课题组研究人员通过电纺丝工艺和随后煅烧处理制备了结合还原氧化石墨烯（rGO）和磁性纳米颗粒的多孔碳纳米纤维（CNFs）复合膜。该复合膜由于其特殊的多孔结构和最终样品中引入的成分而显示出高效率的吸收能力。在5.84 GHz时，最低反射损耗RL值为-43.60 dB，匹配厚度为5mm。这项工作中纳米纤维复合材料的制备为制造先进的EMW吸波材料提供了一个新的方向，可实现广泛应用。这项研究工作以“A hybrid comprised of porous carbon nanofibers and rGO for efficient electro magnetic wave absorption”为题发表在国际著名期刊《Carbon》上。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622319311303

图1 复合材料的制备示意图

图2复合膜的SEM表征

图3复合膜的TEM表征

图4  在2–18 GHz频率范围内，样品的相对复介电常数（a，b）和磁导率（c，d）的频率依赖性

图5 吸波性能测试

综上所述，作者使用电纺丝和煅烧技术制造了结合rGO和磁性钴铁纳米颗粒的复合多孔碳纳米纤维膜。所生产的样品用作EMWA材料，并在宽频率范围内表现出优异的吸收能力。最低的反射损耗RL值在5 mm的厚度下为-43.60 dB。磁性纳米粒子和rGO纳米片的高浓度可以增加整个复合材料的电导率，有利于吸收更多的电磁波。此外，复合材料中CNF表面的多孔结构和rGO纳米片可以产生多重反射效应，有利于电磁波衰减。这种材料在民用和军用领域都有很大的应用潜力。（文：one end）