Co/Mg/Al层状双氧化物-碳纳米管复合材料的制备及其高效微波吸收性能研究

为解决电磁污染加剧问题，研究人员通过共沉淀法和化学气相沉积（CVD）制备了Co/Mg/Al LDO-CNTs复合材料，利用碳纳米管（CNTs）构建三维导电网络优化阻抗匹配，实现了优异的微波吸收性能（反射损耗RL达-35.38 dB）。该研究为高性能吸波材料设计提供了新思路。

　　

随着无线电技术的普及，电磁污染已成为威胁精密仪器运行和人类健康的隐形杀手。雷达、医疗设备等领域的快速发展，使得对宽频带、高性能吸波材料的需求日益迫切。传统吸波材料往往面临阻抗匹配不佳的难题——要么像碳纳米管（CNTs）这样介电损耗占主导的材料难以实现电磁波的有效入射，要么如铁氧体等磁性材料无法满足宽频吸收要求。如何通过材料设计平衡介电常数与磁导率，成为突破技术瓶颈的关键。

针对这一挑战，研究人员创新性地将层状双氧化物（LDO）与碳纳米管结合，利用LDO的层状结构和缺陷诱导极化损耗，辅以CNTs构建的三维导电网络增强介电损耗。通过化学气相沉积（CVD）过程中原位生成的磁性钴颗粒，同步引入磁损耗机制，最终实现了阻抗匹配与损耗能力的协同优化。这项发表在《Journal of Alloys and Compounds》的研究，不仅展示了材料设计的巧思，更为解决实际电磁污染问题提供了新方案。

研究采用共沉淀法制备Co/Mg/Al LDH前驱体，通过CVD技术同步实现LDH向LDO的转化与CNTs的生长。关键步骤包括：利用H₂/CO还原气氛将Co²⁺转化为催化CNTs生长的金属Co颗粒；通过调控CNTs含量（10%-15%）优化复合材料电磁参数；采用矢量网络分析仪测试2-18 GHz频段的反射损耗（RL）与有效吸收带宽（EAB）。

结果与讨论
材料结构设计
Co/Mg/Al LDH在CVD过程中经历脱水-还原-催化三重转变：层板羟基脱水形成LDO，Co²⁺被还原为磁性Co颗粒，后者催化裂解碳源生长CNTs。这种"一步三效"策略巧妙整合了LDO的极化损耗、CNTs的介电损耗与Co颗粒的磁损耗。

微波吸收性能
LDO-CNTs@10%在5 mm厚度下实现14.96 GHz处-35.38 dB的RL值，相当于99.97%的电磁波吸收率；LDO-CNTs@15%在3 mm厚度下于7.44 GHz取得-31.54 dB的RL。这种性能源于CNTs网络改善的介电损耗与LDO缺陷诱导的多重极化效应的协同，使材料在2-18 GHz范围内均表现出优异的阻抗匹配特性。

结论与意义
该研究通过精准调控LDO-CNTs复合材料的组分与结构，实现了介电-磁双损耗机制的平衡。Yixuan Yao等作者证实：CNTs含量为10%-15%时，复合材料既能保持足够的介电损耗能力，又可通过磁性Co颗粒调节磁导率，最终使电磁波在材料内部经历多次反射-散射-吸收的协同耗散过程。这项成果不仅为高性能吸波材料提供了可量产的制备方案（CVD法易于放大生产），其"缺陷工程+导电网络"的设计理念更可拓展至其他功能材料领域。值得一提的是，研究中LDO-CNTs@10%在Ku波段（12-18 GHz）的表现尤为突出，这对解决5G通信频段的电磁干扰问题具有直接参考价值。