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为解决电磁污染问题，研究人员开展了高性能电磁波吸收材料（MAMs）的研究。通过控制 TEMPO 氧化的纤维素纳米纤维碳化，嵌入磁性 Fe/Fe3O4纳米颗粒制备 MF@C 复合材料，其在 1.4mm 厚度时性能优异，为设计高效微波吸收剂提供新途径。
在当今科技飞速发展的时代，电子设备和通信技术如雨后春笋般涌现，给人们的生活带来极大便利。但与此同时，电磁辐射问题也日益凸显，就像隐藏在生活中的 “无形杀手”，不仅干扰电子设备的正常运行，还可能对人体健康造成潜在威胁。为了提升电子设备的电磁兼容性、解决电磁干扰难题，以及满足军事领域的隐身技术需求，研发高性能的电磁波吸收材料（MAMs）迫在眉睫。
传统的厚重型吸波材料在电子设备不断向小型化、轻量化发展的趋势下，逐渐显得力不从心，它们无法满足现代设备对空间和重量的严苛要求。而薄层吸波材料既能有效减轻整体结构的重量，又能维持良好的电磁波吸收性能，成为了研究的热门方向。
纤维素纳米纤维（CNF）作为一种广泛存在、成本低廉且易于处理的生物质材料，具有复杂的孔隙结构，本应在吸波领域大展身手。然而，其碳化产物单一的介电损耗机制，导致阻抗匹配不佳、反射损耗较低，大大限制了它的吸波性能。
在这样的背景下，来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们成功制备出一种磁性 Fe/Fe3O4负载在多孔纤维素衍生碳纳米纤维上的吸波复合材料（MF@C）。研究发现，该 MF@C 复合材料表现出优异的吸波性能，在吸收层厚度仅为 1.4mm 时，就能实现 - 35.04dB 的反射损耗，有效吸收带宽达到 3.44GHz 。这一研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上，为开发轻质、高效、薄层吸收的新型电磁波吸收材料提供了有效途径，在电信、航空航天、电子设备等多个领域具有广阔的应用前景。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先，通过 TEMPO/NaBr/NaClO 氧化系统对针叶漂白硫酸盐浆进行氧化，再经多次处理得到特定性能的纤维素纳米纤维（CNF）。接着，采用高温一步退火法，以二茂铁为铁源，将磁性 Fe/Fe3O4纳米颗粒均匀嵌入到碳化的纤维素纳米纤维孔隙中，制备出 MF@C 复合材料。最后，对制备的材料进行电磁性能测试，以评估其电磁波吸收能力。
材料制备
研究人员以针叶漂白硫酸盐浆为原料，利用 TEMPO/NaBr/NaClO 氧化系统进行氧化，随后用去离子水洗涤至中性，并配制成 1.0% 浓度的悬浮液，再通过高压均质机在 100MPa 压力下均质 8 次，成功获得 TOCNF 凝胶。该凝胶具有特定的羧酸盐含量、Zeta 电位、纤维长度和直径，以及较高的 CNF 纳米纤维素含量。之后，以二茂铁为铁源，通过高温一步退火法，将磁性 Fe/Fe3O4纳米颗粒均匀地负载在多孔纤维素衍生的碳纳米纤维上，制备出 MF@C 复合材料。
材料性能研究
研究发现，碳化后的纤维素纳米纤维形成了高度多孔的结构，其弯曲的孔隙能够延长电磁波的传播路径，促进电磁波的多次反射和边缘散射。同时，磁性 Fe/Fe3O4纳米颗粒均匀地嵌入在孔隙中，不仅增加了复合材料的磁性损耗，还与多孔碳纳米纤维之间形成大量界面，增强了界面极化。这种独特的结构使得 MF@C 复合材料在电磁性能测试中表现出色。在吸收层厚度仅为 1.4mm 时，MF@C - 750 的反射损耗低至 - 35.04dB，有效吸收带宽达到 3.44GHz。
研究结论与讨论
综上所述，研究人员通过纳米纤维素与二茂铁的高温一步退火法，成功制备出磁性 Fe/Fe3O4负载在多孔纳米纤维素衍生碳纳米纤维上的吸波复合材料（MF@C）。该 MF@C 复合材料在薄层厚度下展现出优异的电磁波吸收性能，其独特的结构设计实现了阻抗匹配和磁电损耗的协同优化。这一研究成果不仅为解决电磁污染问题提供了新的材料选择，还为生物质材料在电磁波吸收领域的应用开辟了新方向，推动了相关领域如电信、航空航天和电子设备等的技术发展，具有重要的理论意义和实际应用价值。
