通过阻抗匹配增强多组分CoxNiyOz修饰的3D蜂窝状有序介孔碳纳米球的微波吸收性能

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Microwave absorption of multi-component CoxNiyOz decorated 3D-honeycomb ordered mesoporous carbon nanospheres enhanced by impedance matching

氮掺杂三维蜂窝状有序介孔碳纳米球通过苯胺聚合和超声辅助浸渍制备，形成多组分Co_xNi_yO_z复合材料。该材料在4.4mm厚度下实现7.2GHz低频反射损耗-44.46dB，有效吸收带宽5.28GHz，高频性能达-34.5dB（12.8GHz/2.4mm）。磁损耗、导电网络、阻抗匹配及界面极化协同作用，结合开放介孔结构的多路径反射机制，实现2-18GHz宽频吸收，为轻量化碳基微波吸收材料提供新方案。

　　

微波吸收材料对于减轻电磁污染至关重要。本研究开发了一种新型的氮掺杂三维蜂窝状有序介孔碳纳米球（MCN），该纳米球是通过在二氧化硅模板上聚合苯胺制备的，随后通过超声辅助浸渍和高温还原工艺制备出多元金属Co_xNi_yO_z–MCN复合材料。这种复合材料在低频范围内表现出优异的吸收性能，其在7.2 GHz时的最小反射损耗（RL_min）为-44.46 dB，有效吸收带宽（EAB）为5.28 GHz（对应厚度为4.4 mm）。在高频范围内，其吸收性能同样出色：在2.4 mm厚度时，12.8 GHz处的吸收损耗为-34.5 dB；在2.6 mm厚度时，11.9 GHz处的吸收损耗为-35.9 dB。MCN中的磁性成分（Co、Ni、CoO、CoNiO₂）通过结合磁损耗、导电网络、阻抗匹配和界面极化效应，显著增强了微波吸收能力，从而实现了宽频范围内的良好性能。此外，MCN的开放介孔结构提高了空气接触效率，改善了阻抗匹配，并促进了多路径电磁波的反射/散射。该复合材料在2–18 GHz的宽频范围内均表现出优异的微波吸收性能，为轻质、宽频的碳基吸收剂提供了一种有效解决方案。