《ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA》：Spray-dried SiC microsphere-based core-shell SiC@PPy composites for highly efficient and tunable electromagnetic wave absorption
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•开发了一种可扩展的策略，将喷雾干燥与原位聚合相结合，制备核-壳结构的SiC@PPy微球。•通过调节吡咯含量和碳化过程，可调控介电性能，从而实现宽带吸收。•SiC@PPy复合材料实现了6.56 GHz的有效吸收带宽，其碳化衍生物SiC@C-PPy最小反射损耗达到-63.88
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开发了一种可扩展的策略，将喷雾干燥与原位聚合相结合，制备核-壳结构的SiC@PPy微球。
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通过调节吡咯含量和碳化过程，可调控介电性能，从而实现宽带吸收。
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SiC@PPy复合材料实现了6.56 GHz的有效吸收带宽，其碳化衍生物SiC@C-PPy最小反射损耗达到-63.88 dB，几乎覆盖了整个Ku波段。
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雷达散射截面仿真表明最大衰减达42.8 dB，SiC@C-PPy在大角度入射下展现出优异的隐身性能。
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界面极化与传导损耗的协同作用是实现宽带微波吸收的关键。
引言
开发轻质、宽带且具有环境稳定性的电磁波（EMW）吸收材料，并使其具备强衰减能力，对于民用和国防应用均至关重要[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。在众多候选材料[7]、[8]、[9]中，碳化硅（SiC）是一种典型的介电陶瓷，具有出色的热稳定性和化学稳定性，使其在电子设备电磁波吸收领域具有广阔的应用前景[10]、[11]、[12]、[13]。得益于适中的半导体导电性，SiC可实现可调的介电损耗和优良的阻抗匹配，避免了高导电性碳材料中常见的强表面反射问题。然而，纳米级SiC粉末极易团聚且流动性差，阻碍了良好定义的三维结构的构建，从而削弱了界面极化效应，限制了电磁参数的可调性[14]。
喷雾干燥凭借其操作简单、成本低廉和吞吐量高的固有优势，已成为规模化制备SiC基微球的广泛采用的方法[15]、[16]、[17]。该技术可获得尺寸分布均匀、流动性优异的球形SiC颗粒，不仅缓解了团聚问题，还为后续的功能涂层提供了光滑连续的基底。然而，单一组分SiC的介电损耗相较于磁性金属或碳基介电材料明显不足，导致吸收性能不理想[18]、[19]。克服这一局限的简单策略是将SiC与次组分复合，引入额外的损耗机制并优化阻抗匹配。典型方法包括元素掺杂（如N、B、Ti）以及与高导电材料的复合，以构建多相异质界面，增强界面极化并调节电磁参数[20]、[21]。在众多候选改性剂中，聚吡咯（PPy）是最具前景的电磁波吸收聚合物之一，因其密度低、柔韧性好、低负载下即具有高本征损耗，且易于加工成多种形貌[22]、[23]。因此，在SiC微球表面沉积PPy层有望形成稳定的核-壳异质结构，协同结合陶瓷核的热稳定性与导电聚合物壳的介电可调性。此外，在惰性气氛下进一步碳化可将PPy壳转变为氮掺杂碳层，引入丰富的结构缺陷和额外的导电通路，从而增强电磁波衰减能力[24]。
本研究提出了一种协同调控策略，整合喷雾干燥、原位聚合和可控碳化，制备SiC@PPy核-壳微球及其碳化衍生物（SiC@C-PPy），从而实现对复数介电常数和微波吸收性能的精确调控。更重要的是，SiC@PPy微球内部互连的导电聚合物可桥接颗粒间隙，进一步增强传导损耗。经碳化后，SiC@PPy微球转变为以氮掺杂碳层为壳的SiC@C-PPy微球，这不仅提高了整体电导率，还引入了丰富的结构缺陷和杂原子，促进了偶极极化。优化后的SiC@PPy复合材料在2.37 mm厚度下实现了最小反射损耗（RLmin）为?57.31 dB，在2.92 mm厚度下有效吸收带宽（EAB）达6.56 GHz；而碳化后的SiC@C-PPy在仅2.28 mm的超薄厚度下实现了几乎完整的Ku波段覆盖，展现出轻质可调微波吸收的应用潜力。
分章节摘要
SiC微球的制备
SiC微球通过喷雾干燥法制备，如图1a所示。在典型制备流程中，将30 g SiC粉末分散于20 mL去离子水中，在机械搅拌下形成固体含量为60 wt.%的均匀悬浮液。随后依次加入四甲基氢氧化铵（TMAH，相对于SiC用量为1 wt.%）和聚乙烯醇（PVA，相对于SiC用量为5 wt.%），分别作为分散剂和粘结剂。将混合物转入球磨机
SiC@PPy的微观结构与成分
如图2a所示，喷雾干燥后的SiC颗粒呈现良好的球形，尺寸分布均匀，表面光滑，无明显破碎或团聚现象。图2b展示了在氩气气氛下600 °C煅烧后的SiC微球形貌，表明宏观球形得以保留，因粘结剂分解而形成粗糙的颗粒状表面，但未损害结构完整性，如
结论
综上所述，开发了一种理性调控策略，整合喷雾干燥、原位聚合和可控碳化，制备了核-壳结构的SiC@PPy和SiC@C-PPy微球。系统优化表明，10 wt.%负载量下的SiC@PPy-500复合材料在介电损耗与阻抗匹配之间达到最佳平衡，在2.37 mm厚度下最小反射损耗（RLmin）达?57.31 dB，在2.92 mm厚度下有效吸收带宽（EAB）为6.56 GHz。将吡咯含量增加至700 μL可将EAB拓宽至7.60
CRediT作者贡献声明
邓立蓉：资源、方法、调查。王志远：方法、调查。周倩：写作—审阅与编辑、监督、项目管理、概念化。范小蒙：写作—审阅与编辑、项目管理。赵静：调查。王悦：写作—审阅与编辑、验证、形式化分析。杜励飞：写作—审阅与编辑、监督、项目管理、概念化。崔文静：写作—初稿、可视化，
利益冲突声明
作者声明，本文的发表不存在任何利益冲突。
利益冲突声明
? 作者声明，不存在任何已知的可能影响本文所报道工作的财务利益或个人关系方面的利益冲突。
致谢
本工作得到国家自然科学基金（52102113、52231007）的资助。
杜励飞|崔文静|周倩|邓立蓉|王志远|赵静|王悦|范小蒙
