多层FeSiCr@铁氧体复合材料中构建羰基铁/FeSiCr异质界面实现可调谐宽带微波吸收

针对传统磁-介电异质结界面牺牲磁性的问题，浙江大学团队通过构建羰基铁(CI)/FeSiCr异质结构，开发出多层FeSiCr@铁氧体复合材料。该结构通过界面极化(interfacial polarization)和磁-介电双损耗协同机制，实现-64.13 dB的最小反射损耗(RL)和8.72 GHz的有效吸收带宽(EAB)，雷达散射截面(RCS)降低值达20.89 dB/m2 ，为高效微波吸收材料设计提供新思路。

　　

随着5G和雷达技术的快速发展，电磁污染已成为干扰电子设备正常运行的"隐形杀手"。传统FeSiCr软磁合金虽具有高饱和磁化强度(M_S
)和复磁导率(μ_r
)，但高电导率导致的涡流效应和阻抗失配问题严重制约其微波吸收性能。尽管研究者尝试通过构建FeSiCr/介电材料（如SiO₂
、石墨烯）异质结来改善性能，但介电组分的引入往往导致稀释磁效应(DME)，使磁损耗显著降低。如何在不牺牲磁性的前提下实现阻抗匹配与损耗协同，成为该领域亟待突破的科学难题。

浙江大学的Tao Jing团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，创新性地提出"磁-磁异质界面"设计策略。通过垂直球磨法构建多层FeSiCr@铁氧体复合材料，在FeSiCr片层中嵌入10 nm级羰基铁(CI)纳米颗粒，形成CI/FeSiCr异质界面。这种独特结构不仅保留磁性组分优势，还通过界面极化和偶极极化实现多重损耗机制协同。当球磨时间为6 h时，材料在2.1 mm厚度下获得-64.13 dB的创纪录反射损耗，1.9 mm厚度时有效吸收带宽(EAB)达8.72 GHz（覆盖整个X和Ku波段），吸收效率高达24.52 dB·GHz/mm。雷达散射截面(RCS)模拟显示，涂层在11.3-16.4 GHz频段内RCS降低值持续超过10 dB/m²
，峰值达20.89 dB/m²
，证实其实际工程应用价值。

关键技术包括：1）水气混合雾化法制备FeSiCr粉体（D50=9.8 μm）；2）乙醇介质中垂直球磨构建多层结构；3）振动样品磁强计(VSM)测定静磁性能；4）矢量网络分析仪测试复介电常数(ε_r
)和复磁导率(μ_r
)；5）雷达散射截面(RCS)全波仿真。

【材料制备】SEM分析显示，球磨4-6 h使FeSiCr片层厚度从0.36 μm降至0.16 μm，而7 h后因冷焊效应反弹至0.31 μm。HRTEM证实CI纳米颗粒与FeSiCr间形成清晰异质界面，晶格间距0.202 nm对应FeSiCr的(110)晶面。

【电磁特性】4 h球磨样品在2.6 mm厚度时EAB达7.28 GHz，归因于CI纳米颗粒增强的自然共振和交换共振。6 h样品出现双频吸收峰（4.2 GHz和14.8 GHz），源于铁氧体包覆层引起的介电弛豫与CI/FeSiCr界面极化的协同效应。

【损耗机制】FeSiCr-ferrite界面产生磁-介电双损耗，而CI/FeSiCr异质结构通过电荷重分布诱发界面极化损耗。阻抗匹配图显示6 h样品在4-18 GHz频段内归一化阻抗(Z=|Z_in
/Z₀
|)接近1，实现近乎完美的阻抗匹配。

该研究突破传统磁-介电异质结的设计局限，首次通过磁-磁异质界面实现损耗协同与阻抗匹配的统?。所提出的多层结构设计理念和CI/FeSiCr界面工程策略，为开发"薄、轻、宽、强"的新一代微波吸收材料指明方向。特别是24.52 dB·GHz/mm的吸收效率指标，显著优于已报道的FeSiCr基复合材料（通常<15 dB·GHz/mm）。研究团队特别指出，垂直球磨过程中乙醇介质的冷却作用对抑制粉末氧化和调控界面形成具有关键作用，这一工艺细节对工业化生产具有重要指导意义。