DOI:10.1007/s12274-020-2656-5

尽管Fe3O4粒子由于磁损耗和介电损耗的协同作用，表现出优异的微波吸收性能，在实际应用中得到了广泛的应用，但由于吸收体中所需的高质量分数，其应用仍然受到限制。为了克服这一问题，有必要开发低维结构的Fe3O4材料。本研究采用低质量比的形状各向异性Fe3O4纳米管来实现有效的微波吸收。采用简易静电纺丝、两步热处理和机械剪切法制备了不同长径比的纳米碳管。交联的纳米管结构使吸波材料具有更高的导电性、多次散射、极化弛豫和更好的抗反射表面，而形状各向异性的纳米管保持了明显的多次共振和更强的矫顽力。这些都有利于提高微波吸收的介电损耗、磁损耗和斯特林阻抗匹配。结果表明，含33.3wt%短Fe3O4 纳米管的吸收体在17.32 GHz，厚度为1.27 mm时具有-58.36 dB的最小反射损耗，而在厚度为1.53 mm时具有5.27 GHz的最大有效吸收带宽（EAB） 。含14.3wt%长Fe3O4纳米管的吸收体在一定雷达波段表现出最宽的EAB，其厚度分别为2.65和1.53 mm，衰减80.75%X波段和85%Ku波段能量低于-10 dB。本研究为形状各向异性吸磁材料的发展提供了一条新途径，并拓宽了其作为吸磁材料的实际应用。

图1.（a）材料制备示意图。（b）相应样品的照片。

图2.（a）复合纳米纤维、（b）Fe2O3 纳米纤维、（c）S0、（d）S1和（e）S2的SEM图像。（f）Fe3O4 纳米管的TEM和（g）HRTEM图像以及（h）EDS。

图3. S0、S1和S2的磁滞回线和磁化特性。

图4.（a）填充S0、S1和S2的样品的实介电常数、（b）虚介电常数、（c）介电损耗和（d）近似电导率。

图5.（a）填充S0、S1和S2的样品的实际磁导率、（b）虚磁导率、（c）磁损耗和（d）涡流损耗。

图6.（a）–（c）填充S0、S1和S2的样本的阻抗匹配度和（d）衰减系数。

图7.（a）–（c）填充S0、S1和S2的样品的3D反射损耗和（d）有效吸收带宽。

图8.填充（a）S1和（b）S2的样品的反射损耗和阻抗匹配融合图像。

图9.示意图说明Fe3O4纳米管可能的微波吸收机理。