近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所孫承林研究員、顧彬副研究員等和大連理工大學(xué)的段玉平教授合作，在構(gòu)筑高效復(fù)合吸波材料方面取得新進(jìn)展，設(shè)計并制備了一種具有類石榴結(jié)構(gòu)的磁性樹脂衍生碳復(fù)合吸波材料，通過組分調(diào)控和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計引入了多重電磁波損耗機制，使該復(fù)合材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的吸波性能。

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，電磁干擾的問題日益嚴(yán)峻。有效的吸波材料，尤其是針對GHz頻段的電磁波，對電子安全和醫(yī)療保健等領(lǐng)域具有重要意義。根據(jù)吸波機制可將吸波材料分為磁損耗型和介電損耗型。其中，單一磁損耗吸波材料存在斯諾克極限、易腐蝕、易聚集、密度大等缺點，而單一的介電損耗材料（如碳材料）也存在阻抗不匹配，損耗機制單一的問題。

為了解決上述問題，研究人員提出了組分調(diào)控和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個解決策略：以具有可控分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的合成樹脂作為碳源，耦合磁損耗組分，進(jìn)行有效的多組分調(diào)控，形成多重?fù)p耗機制，實現(xiàn)電磁參數(shù)和吸波性能的有效調(diào)節(jié)。此外，研究人員對微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計調(diào)控，構(gòu)筑出具有類石榴結(jié)構(gòu)的Fe3C@GC/AC復(fù)合材料，解決現(xiàn)有吸波材料存在的磁性顆粒尺寸分布不均勻、易聚集等問題。

結(jié)果表明，獨特的類石榴結(jié)構(gòu)優(yōu)化了阻抗匹配，同時提升了界面極化損耗和磁損耗。在反射損耗，界面極化，偶極極化，電導(dǎo)損耗，以及磁損耗的共同作用下，該工作制備出的復(fù)合吸波材料在2.08mm的厚度下，實現(xiàn)了高達(dá)-96.3dB（99.99999%）的反射損耗值，與此同時，有效吸收帶寬為6.38GHz（覆蓋了Ku波段）。當(dāng)模擬厚度在1.0至5.0 mm間調(diào)變時，88%的測試波段（3.9至18 GHz）均可以實現(xiàn)有效吸收。

相關(guān)研究成果以“Heating induced self-assemble pomegranate-like Fe3C@Graphite magnetic microspheres on amorphous carbon for high-performance microwave absorption”為題，于近日發(fā)表在Composites Part B: Engineering上。該工作的共同第一作者是我所902組博士研究生劉夢洋和大連理工大學(xué)博士后黃靈璽。上述工作得到了中科院A類先導(dǎo)專項“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”等項目的資助。（文/圖 顧彬，劉夢洋）

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110767