引言 随着无线通信网络和高功率电子设备的快速发展，微波辐射环境变得日益复杂，对生物安全和精密电子设备的可靠运行构成了风险 [1], [2], [3], [4], [5], [6]。因此，迫切需要开发具有低反射损耗 (RL) 和宽有效吸收带宽 (EAB) 的高效微波吸收材料 (MAMs) [7], [8], [9], [10], [11], [12]。在各种候选材料中，碳基材料因其低密度、优异的导电性和可调节的介电性能而引起了广泛关注 [13], [14], [15], [16], [17]。特别是，与各向异性的 1 维和 2 维对应物相比，零维碳纳米球 (CNs) 表现出内在的各向同性，这使得均匀界面构建和方向无关的电磁响应成为可能 [18], [19], [20]。同时，其可调尺寸和分级孔隙促进了多尺度损耗网络的形成，以协同增强界面极化、多重散射和能量耗散 [21], [22]。然而，CNs 仍存在两个内在局限性。首先，其相对较高的导电性导致阻抗匹配不良，这会引起入射微波的强烈反射并阻碍有效的能量耗散 [23], [24]。其次，磁性损耗的缺失将损耗机制局限于以介电为主的过程，从根本上限制了宽带和高效吸收 [25]。杂原子掺杂或表面修饰以调节内在电子结构，以及通过引入低介电或磁性组分进行复合材料构建，已被广泛探索以克服这些挑战 [19], [26], [27], [28]。值得注意的是，杂原子掺杂因其能直接调节内在导电性和电磁性能而特别具有吸引力。
在各种掺杂剂中，硼 (B) 是一种典型的电子受体杂原子 [29], [30], [31], [32]。当被并入碳骨架时，它引入了电子缺陷，触发了局部电子重构并破坏了π共轭网络的连续性，从而导致电荷重新分布 [31], [33], [34], [35]。由此产生的电荷不对称性使得在碳骨架内形成稳定的局部极化单元，在交变电磁场的作用下产生显著的极化弛豫损耗 [36], [37]。此外，B–C 和 C–C 键之间电负性的差异和结构不匹配诱导了局部晶格畸变和应变场，进而促进了各种缺陷状态的形成，如边界缺陷、空位和无定形区域 [38], [39]。这些缺陷状态共同构建了多尺度极化中心系统，以协同增强偶极极化、缺陷极化和界面极化 [40], [41], [42]。除了极化效应外，B 掺杂还可以通过定制载流子浓度和传输路径来有效调节碳基体的导电性，以优化传导损耗并防止过高导电性引起的过度阻抗失配 [33], [43]。值得注意的是，在实际的掺杂合成中，B 掺杂通常伴随着氧原子的共引入或界面富集，从而导致 B–O–C 多组分局部结构单元的形成 [40], [44], [45], [46]。这种配置增强了局部电负性对比和电荷转移的不均匀性，从而增加了不对称电荷区域的密度并放大了极化强度 [40]。然而，大多数以前的研究主要将 B 掺杂视为一种组成优化策略，而 B 配位构型、掺杂水平、缺陷演化、导电网络调节和电磁损耗分配之间的关系尚不清楚。因此，有必要以 B 浓度调节为起点，进一步阐明结构缺陷、极化行为和阻抗匹配之间的内在相关性。
在这里，我们利用葡萄糖和硼酸之间的氢键相互作用，在前体水平上均匀锁定 B 原子。经过水热 - 碳化转化后，B 原子被嵌入碳骨架中，从而能够可控地构建硼掺杂碳纳米球 (B@CNs)。通过调节硼酸添加量 (B@CNs-x，其中 x = 0.3, 0.5, 0.8 和 1.0)，实现了导电网络、缺陷状态和极化中心的协同调节。具体来说，B 原子以多种配位形式共存于碳网络中，这有效地诱导了不均匀的电荷分布以增强极化损耗能力。此外，杂原子掺杂和缺陷工程定制了碳骨架的石墨化程度和电子迁移路径，允许可控地构建导电网络以优化传导损耗。同时，稳定的介孔球形结构为微波传播和多重散射提供了有效路径，以进一步延长能量耗散路径。结果，在所有不同硼酸添加量的样品中，
B@CNs-0.5 给出了最强的微波吸收 (MA)，最小反射损耗 (RL
min ) 高达?62.6 dB，而
B@CNs-0.8 实现了最宽的 5.81 GHz 的 EAB。这些结果强调了硼掺杂水平是定制电磁参数和损耗特性的关键因素。此外，
B@CNs-0.8 实现了高达 0.39 的能量转换效率，能够将电磁能量高效转化为热能，从而使其适合作为基于塞贝克效应的电磁 - 热 - 电多重能耦合系统或自供电电磁能量收集装置的热源。
Sichun Xiong|Changlong Du|Lianrui Li|Youxuan Wang|Guijing Wang|Shuai Li|Jinchuan Zhao|Guizhen Wang
