《CARBON》：Architecting PC composite fibers with resonance-type high-entropy oxide nanospheres for multi-band electromagnetic absorption
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•通过静电纺丝和闪烧策略制备了PC/pHEO-aNP复合纤维。•PC/pHEO-aNP纤维实现了优异的低频电磁波吸收性能。•COMSOL多物理场耦合有限元仿真验证了HEO纳米球的共振耗散机制。引言随着5G通信和雷达探测技术的快速发展，电磁污染和信号干扰日益严重，对人类健康和高
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通过静电纺丝和闪烧策略制备了PC/pHEO-aNP复合纤维。
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PC/pHEO-aNP纤维实现了优异的低频电磁波吸收性能。
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COMSOL多物理场耦合有限元仿真验证了HEO纳米球的共振耗散机制。
引言
随着5G通信和雷达探测技术的快速发展，电磁污染和信号干扰日益严重，对人类健康和高度集成电子设备的正常运行构成了潜在威胁。因此，迫切需要开发新型电磁功能材料，以在低频和多频段具有优异的吸收性能[1]、[2]。特别是，全国5G覆盖的主要频段为C波段（4–8 GHz）和亚6 GHz频段，其中N77、N78和N79频段分别覆盖3.3–4.2 GHz、3.3–3.8 GHz和4.4–5.0 GHz[3]。轻量化、宽带化和强吸收已成为下一代高性能微波吸收剂的核心要求。
碳基纤维和传统磁吸收剂已得到广泛研究，但碳基材料存在阻抗匹配差和磁响应不足的问题，而磁吸收剂则受限于高密度和低频磁损耗弱[4]、[5]。高熵氧化物（HEOs）凭借其独特的高熵效应、固有的晶格畸变以及多元素磁性离子的协同调控，在定制电磁波吸收性能方面展现出前所未有的优势[6]、[7]、[8]、[9]。例如，Du等人报道了一种(MnFeCoNiCu)3O4高熵尖晶石，即使在1000 °C煅烧后仍保持稳定的纯相结构，在匹配厚度2.0 mm下实现了超过7 GHz的有效吸收带宽（EAB）和-48.0 dB的最小反射损失（RL），远优于传统同组分尖晶石氧化物[10]。然而，大多数基于HEO的吸收剂仍以纳米颗粒随机团聚的结构为特征。利用自组装构建多孔纳米球结构以增强固有磁共振效应的可控制备策略研究有限[11]。此外，HEO纳米颗粒与聚丙烯腈（PAN）基碳纤维基体的直接物理混合往往导致填料分散不均匀、异质界面不足和界面结合弱等问题[12]、[13]。
近期电磁功能材料的进展强调了合理界面和成分工程在定制电磁波吸收和屏蔽性能方面的重要性[14]。通过利用协同界面效应，与SiC涂层复合的高熵合金纳米颗粒在X频段实现了约90 dB的平均电磁干扰（EMI）屏蔽效能[15]。高熵陶瓷也因其显著的晶格畸变和多组分位点占据等特性而成为极具前景的电磁波吸收剂，赋予其高度可调的电介质和磁性能[16]。除高熵体系外，单原子锚定的二维材料和通过主客体工程构建的电磁织物进一步拓展了操纵极化-导电网络并实现多光谱隐身的設計空间[17]、[18]、[19]。综合来看，这些研究表明异质界面、导电网络和多组分构型是实现高效电磁能耗散的关键。在此基础上，本研究旨在通过静电纺丝结合闪焦耳加热构建高熵氧化物/碳纤维复合吸收剂，目标实现轻量化、超薄和宽带电磁波吸收。
在本工作中，首先通过结合溶胶-凝胶法和水热处理合成了由超小纳米颗粒组装的多孔(CoCrFeMnNi)3O4高熵氧化物纳米球（pHEO-aNP）。然后将pHEO-aNP纳米球与PAN通过静电纺丝复合，并通过闪焦耳加热快速烧结，制备出PAN衍生碳（PC）/pHEO-aNP复合纤维。静电纺丝工艺不仅实现了pHEO-aNP在PC基体中的均匀分散，还防止了组成纳米颗粒的团聚，确保pHEO-aNP纳米球在加工过程中不会聚集或坍塌。所得PC/pHEO-aNP纤维在4.64 GHz处实现了-52.07 dB的最小RL，有效覆盖了5G通信的N79频段[20]，并在C波段、X波段和Ku波段表现出可调的吸收性能。增强性能源于组装pHEO-aNP纳米球内的磁共振、丰富的pHEO-aNP/PC界面处的界面极化以及PC网络的传导损耗的协同效应[21]。COMSOL仿真进一步证实，这种高熵复合设计在微观层面增强了电磁波耗散[22]。本工作为设计高熵氧化物/碳复合纤维作为低频和多频段应用的高性能吸收剂提供了合理的策略。
章节片段
材料
Co(NO3)2·6H2O、FeSO4·7H2O、Mn(NO3)2·4H2O、CrCl3·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O、单宁酸（TA）、Pluronic F127、氨水（25%-28%）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和无水乙醇均购自麦克林生化有限公司。甲醛（37%）购自天津恒茂化学试剂有限公司。聚丙烯腈（PAN，分子量=1300000）由能源化学试剂有限公司提供。实验室用去离子水自行配制。
由超小纳米颗粒组装的多孔高熵氧化物纳米球（pHEO-aNP）的制备
0.20 g F127被
结果与讨论
图1a展示了PC/pHEO-aNP复合纤维的合成路线，详细实验步骤如上所述[23]、[24]。通常，通过溶胶-凝胶和水热联合路线合成多孔pHEO-aNP纳米球。然后将所获得的多孔pHEO-aNP纳米球分散在PAN溶液中，通过静电纺丝工艺制备复合纤维。最后，采用闪焦耳加热策略进行超快高温处理，其
结论
总之，通过静电纺丝后闪焦耳加热，成功地将多孔高熵氧化物pHEO-aNP纳米球与一维PAN衍生碳纤维集成。pHEO-aNP的自组装纳米球结构增强了磁损耗，而PC固有的介电性能提供了互补平衡，改善了阻抗匹配。同时，在pHEO-aNP纳米球与PC纤维界面处形成的众多异质界面有效地
CRediT作者贡献声明
刘永锋：写作–审阅与编辑、写作–原稿撰写、软件、方法学、调查、正式分析、数据管理。谢诺华：写作–审阅与编辑、监督、资源、项目管理、资金获取。吴展明：写作–审阅与编辑、方法学。谭雨南：写作–审阅与编辑、软件。范冰冰：写作–审阅与编辑、资源、构思。曾晓军：写作–审阅与编辑、写作–原稿撰写，
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的可能影响本文所述工作的相互竞争的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号 52562043、52672081）、江西省自然科学基金（编号 20244BAB28050、20232BAB214032）以及江西省重点研发计划（编号 20261BCE310006）的支持。
刘永锋|谢诺华|吴展明|谭雨南|范冰冰|曾晓军
