DOI:10.1016/j.carbon.2020.09.067

为了满足信息时代对实时通信和国防特别是动态伪装的要求，研制出不同频段的高效吸波材料已成为必然趋势。在这项工作中，采用静电纺丝和原位分层热处理技术成功构建了碳改性镍钴氧化物C-NiCo2O4多孔纳米纤维。热处理温度可以调整C-NiCo2O4的C含量，从而调节传导损耗。更重要的是，吸收频率可以从Ku调整到X，甚至可以调整到C波段，因为适当的调整对每种C-NiCo2O4复合材料阻抗匹配度提供了不同的介电和磁特性协同作用。由于低反射损耗意味着高效的能量转换和热量产生，因此高电磁吸收率使该材料在多功能纳微电磁设备中具有极大的应用潜力。

图1.（a）PAN纳米纤维的分子结构和SEM图像，以及PAN在热处理过程中由梯形结构向碳化结构的结构演变。（b-d）在500、600和700℃的处理温度下C-CoNi的SEM图像。（e）C-CoNi样品的相应直径。（f-h）C-N1、C-N2和C-N3的SEM图像。（i）通过TG曲线估算三种最终产物的碳含量。

图2.（a）C-CoNi和（b）C-NiCo2O4在不同热处理温度下的X射线衍射图。（c）C-CoNi（600℃）和C-N2的拉曼光谱。（d）C-CoNi（600℃）和（e）C-N2的XPS光谱。（f）C-N2的O 1s光谱。

图3.（a和b）C-CoNi纳米纤维的TEM图像。（c）CoNi合金纳米粒子的HRTEM图像。（d和e）C-NiCo2O4纳米纤维的TEM图像。（f）NiCo2O4纳米粒子的HRTEM图像。

图4.（a）C-NiCo2O4纳米纤维的高角度环形暗场（HAADF）图像。（b-f）纳米纤维中的元素映射，包括Co、Ni、C和O。

图5.在2-18GHz范围内，厚度为1.88至5.38nm，（a）C-N1、（b）C-N2和（c）C-N3复合材料的RL。（d）每种样品的最佳吸收性能，以显示可调的微波吸收率。（e）三种复合材料最佳吸收的3D投影图。频率红移达到10.48GHz。（f）对应于三个最佳吸收的阻抗匹配特性。

图6.C-NiCo2O4复合材料的复介电常数：（a）ε'，（b）ε''。复数磁导率：（c）μ'，（d）μ''。插图：相应的涡流系数。

图7.（a）三种样品的电导率。（b）C-N1、（c）C-N2和（d）C-N3复合材料的εp''和εc''。（e）比较C-N1、C-N2和C-N3样品的wc。插图，用于计算wc的表达式。（f）三种样品的wp比较。插图，用于计算wp的表达式。

图8.（a）C-N1、（b）C-N2和（c）C-N3复合材料的Cole-Cole曲线。

图9.电磁衰减的示意图，包括界面极化、偶极极化、自然磁共振、涡流损耗、传导损耗、多次反射和散射。

图10.（a）C-N1、（b）C-N2和（c）C-N3复合材料的吸收系数、反射系数和透射系数。（d）在不同微波频带下C-N1、C-N2和C-N3复合电池的电能密度损失图。方形电池的边长为20mm。C-N1、C-N2和C-N3复合电池的厚度分别为1.88、2.93和5.38mm，这与最佳RL峰一致。