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  通訊技術(shù)的快速發(fā)展以及電子器件的過度使用引起了嚴(yán)重的電磁輻射與電磁干擾問題。為了使人類健康及信息安全得到有效保障，“質(zhì)量輕、厚度薄、吸收強(qiáng)、頻段可調(diào)”的電磁波吸收材料的開發(fā)已刻不容緩。然而，目前針對吸波頻段的調(diào)控往往通過電磁波吸收材料厚度的改變來實(shí)現(xiàn)，這在厚度有嚴(yán)格要求的應(yīng)用受到了限制。因此，尋找合適的替代方法來實(shí)現(xiàn)頻段調(diào)節(jié)對實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

  二氧化錳由于來源廣泛、環(huán)境友好、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于電磁波吸收。此外，不同晶型的二氧化錳通常表現(xiàn)出不同的微觀形貌與電磁參數(shù)，這使吸波性能的調(diào)節(jié)成為可能。然而，較低的衰減常數(shù)限制了它的吸波能力。因此有必要對雜化材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計、材料結(jié)構(gòu)與吸波性能的相互關(guān)系開展進(jìn)一步研究。 

  近期，江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院產(chǎn)業(yè)用紡織品研究室碩士研究生陳天宇在俞科靜教授、蔡旭東博士（共同通訊作者）的指導(dǎo)下，在《Applied Surface Science》發(fā)表了關(guān)于電磁波吸收材料設(shè)計制備的論文，題為《Vertically aligned MnO₂ nanostructures on carbon fibers with tunable electromagnetic wave absorption performance》，文章通過簡單的水熱法在碳纖維表面成功生長二氧化錳，并通過對溶液化學(xué)環(huán)境的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了不同形貌MnO₂的可控制備，120℃，pH=2，[K+]=1.0M條件下反應(yīng)8h在碳纖維表面成功負(fù)載二氧化錳納米片（CF@MnO₂-NS），在120℃，pH=1，[K+]=0.4M條件下反應(yīng)6h則成功負(fù)載二氧化錳納米線（CF@MnO₂-NW）（圖1）。文章進(jìn)一步研究了二氧化錳結(jié)構(gòu)與吸波性能間的關(guān)系。結(jié)果表明，二氧化錳納米線具有更大的比表面積而表現(xiàn)出較二氧化錳納米片更大的介電常數(shù)，此外，特殊的一維結(jié)構(gòu)則在5-8GHz內(nèi)引入了介電共振峰，從而使衰減能力得到了顯著提高（圖2）。然而，過高的介電常數(shù)同時破壞了材料的阻抗匹配，使材料的吸收性能反而受到抑制（圖3）。最終，CF@MnO₂-NS和CF@MnO₂-NW在材料厚度為2.6mm和1.7mm時，分別具有最低反射損耗（RL_min）為-52.9 dB（6.7 GHz）和-56.6 dB（10.0 GHz）。該成果為設(shè)計具有可調(diào)節(jié)微波吸收性能的材料提供了一種方法，并在一定程度上為材料結(jié)構(gòu)對材料微波吸收性能的影響提供了參考。 

圖3.所有樣品在 2-18 GHz，厚度1-4 mm范圍內(nèi)的RL曲線 

  論文信息

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152858