《Adv. Funct. Mater.》发表顾军渭教授/张雅莉副教授关于一维磁性低频吸波剂的研究成果

近日，学院顾军渭教授团队在Advanced Functional Materials期刊在线发表题为《Multi-mechanism Decoupling for Low-frequency Microwave Absorption Hierarchical Fe-doped Co Magnetic Microchains》的研究论文。

军民用电子通讯技术的快速发展对控制低频微波频段电磁辐射污染问题提出了严峻的挑战。材料微观（核壳结构）-宏观（定向结构）的可控设计和调控能有效解决不同场景下的电磁辐射污染问题。本文提出一步投料自组装-熟化的全新策略，通过磁场诱导将0D颗粒自组装成1D磁性微链，再通过奥氏熟化合成1D@2D磁性微链（Co@Fe_xCo_1-xOOH magnetic chain, CFC），形成丰富的晶体/晶体异质界面和磁电耦合网络。电磁仿真和微磁模拟结果表明，增大CFC的链长可以提升CFC的介电实部（5.2到29.6）和磁导率实部（1.2到1.3），将CFC沿电场方向排列可以提升CFC的介电实部（1.2到29.6），沿磁场方向排列可以提升CFC的磁导率实部（1.0到1.3），其实验与模拟结果相符，填补了一维填料分布状态调控复合材料电磁参数方面的理论与实验空白，摆脱了对利用半经验规则认知材料电磁损耗模式的依赖。基于上述特性制备的沿电场取向长链CFC（CFC-LC-E）成功实现了卓越的吸波效果，其最小反射损耗值（RLmin）达-66.4 dB。此外，该材料5G频段的吸波特性对不同极化模式和入射角度的电磁波均有效，对垂直极化和水平极化的宽入射角度（-90^o到90^o）电磁波均有极小的雷达散射截面积（RCS）（＜-15.0 dB∙m²）。本工作不仅为低维磁性吸波剂的可控制备及其吸波机制解析方面提供了全新的思路，也有望对未来电子设备吸波组件的研发提供新的设计依据和基础理论指导。

学院2023级博士研究生韩逸旋为本文的第一作者，博士后郭华为共同第一作者，顾军渭教授和张雅莉副教授为本文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划重点项目、陕西省创新能力支撑计划项目、中央高校基本科研业务费专项资金等基金项目的资助支持。

论文信息：

Yixuan Han^#, Hua Guo^#, Hua Qiu, Jinwen Hu, Mukun He, Xuetao Shi, Yali Zhang*, Jie Kong, Junwei Gu*. Multi-mechanism Decoupling for Low-frequency Microwave Absorption Hierarchical Fe-doped Co Magnetic Microchains, Advanced Functional Materials, 2025, 10.1002/adfm.202506803.

论文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202506803

图文简介：

图1 CFC制备及结构表征。（a）制备示意图；（b-d’）SEM图像；（e）粒度统计；（f）XRD谱；（g）Co XPS精细谱；（h）Fe XPS精细谱。

图2 CFC的质量分数和链长对其电磁参数的影响。CFC的（a-f、l）电磁参数、（g）电双层模型、（h）介电常数模拟值、（i-k）电磁仿真模型、边界和电场分布、（m）、VSM谱图以及（n-o）磁导率和磁滞回线模拟值。

图3 CFC的质量分数和链长对其吸波机理和性能的影响。CFC-LC的（a-f）RL，（g-l）|Δ|和（m）α值；不同链长CFC的（n）α值和（o）RV值；（p-q）CFC吸波机理示意图。

图4 CFC取向对其磁性能和电磁参数模拟值的影响。CFC的（a-b）电磁参数模拟值，（c）磁滞回线模拟值；不同链长CFC（d）随机分布和（e）有序取向的示意图和偏光显微镜照片以及（f-h）平行和垂直磁场取向的归一化磁滞回线。

图5 CFC取向对其电磁参数、吸波机理和吸波性能的影响。CFC-LC的（a）取向和微波传播方向示意图，（b-e、g-h）电磁参数，（f）C0，（i）α值，（j-k）DFT模拟，（l₁-l₃）RL值，（m₁-m₃）|Δ|计算值，（n）RV值；（o）PEC基板和CFC-LC覆盖时的RCS模拟值。

图文/张雅莉

审核/姚东东