还原氧化石墨烯负载量对Co0.5Mn0.3Cu0.2Fe2O4纳米复合材料结构、形貌及磁性能的调控机制与宽带微波吸收应用

【编辑推荐】为解决电磁干扰(EMI)屏蔽材料密度高、吸收带宽窄的难题，研究人员通过溶胶-热法将还原氧化石墨烯(rGO)锚定在四元Co0.5Mn0.3Cu0.2Fe2O4尖晶石纳米铁氧体上。30wt% rGO复合材料在2mm厚度下实现-39.4dB反射损耗和6.8GHz有效带宽，其3.2g/cm3的低密度和无稀土特性为轻量化宽带吸波材料提供新思路。

　　

随着5G通信和军事隐身技术的快速发展，电磁污染已成为威胁电子设备安全和人体健康的新型环境问题。传统铁氧体吸波材料面临密度高（>4g/cm³）、有效带宽窄（<3GHz）等瓶颈，而单一碳材料又存在阻抗失配难题。如何通过材料设计同步调控磁损耗与介电损耗，成为突破宽带轻量化吸波材料的关键。

Khatam al-Anbia防空大学与Malayer大学的研究团队创新性地将四元Co-Mn-Cu铁氧体与还原氧化石墨烯(rGO)复合，通过溶胶-热法成功制备出密度仅3.2g/cm³的纳米复合材料。研究发现，rGO的引入不仅保持尖晶石立方相结构（XRD证实），还通过界面极化效应将有效吸收带宽提升至6.8GHz（RL<-10dB），相关成果发表于《Journal of the Indian Chemical Society》。

研究采用改良Hummers法制备GO，通过溶胶-热反应同步还原GO并原位生长铁氧体纳米颗粒。利用XPS分析元素价态，VSM测试磁性能，矢量网络分析仪测定电磁参数。

【材料与结构】
XRD显示rGO负载量达40wt%时仍保持尖晶石单相结构，FE-SEM观察到23±4nm铁氧体颗粒均匀分布在rGO褶皱表面。XPS证实Cu²⁺/Mn³⁺氧化还原对的存在，为介电损耗提供活性位点。

【磁性能调控】
VSM测试表明，rGO的稀释作用使饱和磁化强度(M_s)从80.1emu/g降至64.4emu/g，矫顽力(H_c)从1.68kOe降低至0.55kOe，软磁特性的改善有利于阻抗匹配。

【微波吸收机制】
30wt% rGO复合材料展现出最优性能：11.5GHz处反射损耗达-39.4dB，有效带宽覆盖6.8GHz。作者提出"磁-介电协同"机制：Cu²⁺抑制涡流损耗，rGO的界面极化增强介电损耗，而Co²⁺/Mn²⁺比例调控磁晶各向异性。

该研究通过四元铁氧体组分设计和rGO复合策略，突破传统吸波材料密度-带宽相互制约的困境。材料无需稀土元素即实现3.2g/cm³的超低密度，其性能优于已报道的NiZnFe₂O₄/rGO(-57dB/2.8mm)和Fe₃O₄/rGO(5.4GHz)体系。研究为开发新一代轻量化宽带电磁屏蔽材料提供普适性设计思路，在军用隐身涂层和民用电子防护领域具有重要应用前景。