轻质柔性CNFs/FeCo复合纳米纤维膜的制备及其高效电磁波吸收性能研究

【编辑推荐】针对电磁防护材料面临的宽带响应与高吸收效率难题，研究人员通过原位杂化及一步热处理工艺，成功制备出轻质柔性CNFs/FeCo复合纳米纤维膜。该材料在800 °C碳化温度下优化形成分级异质界面结构，实现界面极化、多重散射与磁电耦合协同效应，最终在1.5 mm厚度下获得-52.64 dB反射损耗峰值及4.04 GHz有效吸收带宽，为军事隐身与民用电子兼容提供创新解决方案。

　　

随着5G通信和电子设备的普及，电磁波(EMW)辐射引发的干扰与健康风险日益凸显。传统吸波材料如Fe₃O₄和碳黑因单一损耗机制、高密度和脆性难以满足需求，而多组分异质结构设计成为突破方向。碳纳米纤维(CNFs)因其高比表面积和导电性成为理想载体，但与磁性颗粒的均匀复合仍面临工艺复杂、填充率高等挑战。

为解决上述问题，国内研究人员通过静电纺丝结合原位热解技术，创新性地制备了CNFs/FeCo复合纳米纤维膜。研究系统探究了碳化温度对材料微观结构与电磁性能的调控规律，发现800 °C处理的样品在10%填充率下展现出卓越性能：厚度仅1.5 mm时反射损耗(RL)峰值达-52.64 dB（16.19 GHz），有效吸收带宽覆盖13.96-18 GHz（4.04 GHz）。该成果发表于《Applied Surface Science》，为轻质柔性吸波材料的开发提供了新范式。

关键技术包括：1）以乙酰丙酮铁/钴为前驱体，通过静电纺丝构建PAN基纳米纤维膜；2）程序升温碳化调控FeCo合金纳米颗粒在CNFs中的分散度；3）利用矢量网络分析仪测试电磁参数并计算反射损耗。

结果分析
材料制备与表征：FeCo合金纳米颗粒沿CNFs均匀分布，形成分级异质界面。碳化温度升高至800 °C时，导电网络与磁性组分分散达到最优平衡。
电磁性能优化：界面极化与多重散射效应协同增强能量耗散，800 °C样品阻抗匹配最佳，磁电耦合效应显著。
应用验证：超薄特性（1.5 mm）与宽带吸收性能使其在军事隐身涂层和民用电子设备EMC解决方案中具应用潜力。

结论与意义
该研究揭示了纤维结构诱导的多重散射损耗对电磁协同的核心贡献，突破了传统吸波材料厚度与带宽的限制。CNFs/FeCo复合材料兼具轻量化（密度未明确但强调"ultralight"）、柔性及强吸收特性，其可工程化设计原则为下一代隐身技术与电磁防护材料开发奠定基础。尤其值得注意的是，通过碳化温度精确调控导电/磁性组分分布的策略，为多功能纳米复合材料的设计提供了普适性参考。