DOI: 10.1016/j.cej.2021.133640

阻抗匹配（Z）是判断微波吸收材料是否有效的一个关键因素，目前开发出具有良好阻抗匹配的高效微波吸收材料仍然是一项巨大的挑战。由于缺乏磁损耗能力和电磁阻抗平衡，碳基吸收体的微波衰减能力亟待提高。在此，研究者采用同轴静电纺丝合理构建了TiO2@Fe/C@TiO2多孔碳微管。通过引入空腔、磁性Fe颗粒和介电TiO2涂层，特性阻抗逐渐提高。该复合材料实现了增强的微波性能，最大反射损耗高达-60.98dB，吸收带宽为4.8GHz，厚度仅为2.0mm。这种具有管状多孔结构的分层多孔碳微管使组件具有较高的磁各向异性和多个界面，进一步为复合材料提供：i）微米级一维各向异性磁耦合和电荷传导的双重网络，ii）四元组分的介电-磁协同效应，iii）逐渐匹配的阻抗，经微磁模拟和电子全息术证实。这一发现对高性能微波吸收剂的阻抗匹配控制具有重要意义。

图1.TFT VCMT的合成过程。

图2.（a）TFT VCMT复合材料的XRD图，（b）磁滞回线，（c）XPS全扫描光谱。

图3.（a）CMF，（b）VCMT，（c）Fe VCMT，（d）TFT VCMT的SEM图像。（f）TFT VCMT复合材料的EDX光谱，（f中的插图）EDS线扫描以及（g-j）C、O、Fe和Ti元素映射图像。

图4.（a）CMF，（b）VCMT，（c）Fe VCMT，（d-g）TFT VCMT的TEM图像。（h-j）TiO2和Fe颗粒的高分辨率TEM图像，（k）TFT VCMT复合材料的SAED。

图5.CMF（a，e）、VCMT（b，f）、Fe VCMT（c，g）、TFT VCMT（d，h）复合材料的电磁参数和3D RL曲线，（i）反射损耗直方图分布，（j）2mm处的RL曲线，（k）特性阻抗。

图6.TFT VCMT吸收剂的MA机制。

图7.（a）一维TFT VCMT复合材料不同区域重组的TEM图和离轴电子全息图。（b-e）相邻管子的电子全息图，显示出显著的磁通线。

图8.交变磁场下微磁模拟计算得到的铁颗粒致密阵列的磁矩周期变化图，磁矩方向用不同的颜色表示。由铁颗粒组成的管状结构的尺寸为200×200×400nm。铁粒子的直径为40nm。

图9.（a-d）TFT VCMTs的明场TEM图像，（e，f）全息图像，（g，h）电荷密度图，以及（i，j）红色矩形区域的曲线图，显示不同的异构接口。