利用微波调控技术将微量铁注入活性炭中，制备出一种具有优异角度稳定性和极化稳定性的宽频吸收器。该吸收器采用磁介电-磁结构三明治设计

《CARBON》：Microwave regulated trace Fe injection into activated carbon for a magnetic-dielectric-magnetic sandwich-structured broadband absorber with excellent angular and polarization stability

本研究通过微波激活电子还原法合成铁掺杂活性炭（Fe@AC），揭示其介电损耗机制，并设计磁-介电-磁夹层结构吸收器，在3.9mm厚度下实现6.9-15.9GHz宽频吸收，角度稳定性达50°，应用于F-22战机雷达隐身。

　　

梁国涛|戴斌毅|王文淼|林瑞和|严丽萍|周彦萍|朱华成|杨阳

四川大学电子与信息工程学院，中国成都610065

摘要

对先进微波吸收材料的追求要求其具备高性能特性，如宽有效吸收带宽（EAB）以及强的角度和极化稳定性。碳材料由于其固有的优势（包括丰富的储量、高比表面积、优异的电导率和可调的介电性能）而成为有前景的候选材料。然而，大多数报道的碳基吸收剂仍然存在吸收带宽窄和在不同入射角度及极化状态下的稳定性有限的问题。本文开发了一种自调节的微波激活电子还原方法，用于合成掺杂微量铁的活性炭（Fe@AC），该材料具有优异的介电损耗能力。通过采用Tikhonov正则化的弛豫时间分布（DRT）方法系统分析了其复杂的介电行为，并进一步利用基于多阶Debye模型和Jonscher幂律响应的遗传算法（GA）辅助的非线性最小二乘（NLLS）方法进行了拟合。结果表明，微量铁的掺入显著改善了导电损耗和低频极化损耗。此外，设计了一种采用Fe@AC作为中间介电层的磁-介电-磁（M-D-M）三明治结构吸收剂，在总厚度为3.9毫米的情况下，实现了6.9–15.9 GHz的宽EAB和高达50°的角度稳定性，且不受入射极化方向的影响。当应用于F-22战斗机时，该吸收剂可使雷达截面积（RCS）在?50°至+50°的仰角范围内小于0.006平方米。

章节摘录

引言

现代电子和电信技术的快速发展导致了微波使用的日益增多。虽然这对社会发展至关重要，但这也引发了严重的电磁干扰（EMI），影响了敏感电子设备的性能和可靠性，并可能带来健康风险[1]、[2]、[3]。此外，国防应用中对雷达隐身技术的要求需要能够有效

材料

活性炭（AC）购自江苏天能碳业有限公司。Fe(NO₃)₃·9H₂O（分析级）购自成都科龙化学试剂有限公司。所有试剂和材料均按原样使用，无需进一步纯化。

微量铁掺杂活性炭（Fe@AC）样品的合成

简要来说，将1克200目粒度的AC粉末加入1摩尔Fe(NO₃)₃溶液中，并搅拌过夜以确保Fe³⁺渗透到AC孔隙中。随后，将混合物暴露在700瓦2.45 GHz的微波下照射0、10、30或60分钟，处理后进行清洗

结果与讨论

在碳基材料中，活性炭（AC）作为一种低成本的微波吸收材料具有很好的潜力。然而，其固有的介电损耗能力仍然相对有限。本文提出了一种微量铁掺杂策略来增强其介电损耗能力。首先，开发了一种新的微波激活电子还原方法，以实现可控地向AC中引入微量铁，如图1a所示。

结论

总之，通过自调节的微波激活电子还原方法成功合成了具有优异介电损耗能力的微量铁掺杂活性炭（Fe@AC）。基于包含Jonscher幂律介电响应的多阶Debye模型，研究了其介电损耗机制。通过Tikhonov正则化的DRT方法获得了Fe@AC样品中极化过程的弛豫时间。

CRediT作者贡献声明

杨阳：验证、概念构思。朱华成：验证、资金获取、概念构思。周彦萍：撰写-审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念构思。严丽萍：验证、资金获取、概念构思。林瑞和：可视化、研究。王文淼：验证、研究。戴斌毅：撰写-初稿、可视化、方法论、研究。梁国涛：撰写-初稿

利益冲突声明

作者声明本文内容不存在任何利益冲突。

资金来源

本研究得到了三个资金来源的支持：中国国家重点研发计划（项目编号2023YFB4603500）、四川省科技计划（项目编号2024NSFSC0224）以及国家自然科学基金（项目编号U22A2015）。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我要衷心感谢我的导师在语言帮助和写作指导方面的支持，以及在研究过程中遇到困难时提供的宝贵建议和持续的支持。同时，我也感谢相关资助机构对这项研究的财务支持。具体而言，本研究得到了三个资金来源的资助：中国国家重点研发计划（项目编号2023YFB4603500）、四川省科技计划