DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.109114

本研究通过静电纺丝和原位热解两步策略制备了具有枝状多壁碳纳米管（MWCNTs）的磁性Ni@C纳米纤维，以探索其电磁微波吸收（MA）性能。形貌和化学组成由镍（II）乙酰丙酮（Ni（acac）2）和聚芳醚腈酮（PPENK）树脂的质量比控制。具有枝状形态的3D结构使微波的传输路径得以扩展，有效减小了厚度。杂原子掺杂Ni@C纳米纤维在14.3GHz下达到了-53.2dB的最佳反射损耗值，在12.4-18.0GHz范围内的有效吸收带宽为5.6GHz，厚度仅为1.5mm。本文详细讨论了MA机理，磁性Ni颗粒和非磁性碳的多组分纳米纤维实现了介电损耗和磁损耗的协同效应。本研究探索了形态和组成与微波吸收性能的相关性，揭示了具有低填料比和较薄匹配厚度的优良微波吸收剂的潜在应用。

图1.Ni@C纳米纤维的制备过程示意图。

图2.Ni@C纳米纤维的XRD谱。

图3.Ni@C纳米纤维的拉曼光谱。

图4.Ni@C纳米纤维不同放大倍率下的SEM图像：（a）S0.25；（b）S0.5；（c）S1.0；（d）S1.5；（e,f）S0.5。

图5.（a）S0.5的X射线光电子能谱（XPS）；（b）S0.5的高分辨率C1s XPS光谱；（c）S0.5的高分辨率Ni2p XPS光谱；（d）S0.5的高分辨率N1s XPS光谱。

图6.（a）S0.5的典型TEM图像以及（b）Ni，（c）C，（d）N，（e）O的相应元素映射图像；（f）合并图像。（g,h）S0.5的TEM图像。（i,j）S0.5的HRTEM图像。

图7.Ni@C纳米纤维的磁滞回线。

图8.（a）S0.25，（b）S0.5，（c）S1.0，（d）S1.5反射损耗（RL）值的3D轮廓图。

图9.Ni@C纳米纤维电磁参数的频率依赖性曲线：（a）介电常数的实部；（b）介电常数的虚部；（c）介电损耗角正切；（d）渗透率的实部；（e）渗透率的虚部；（f）磁损耗角正切。

图10.Ni@C纳米纤维的微波吸收机制。