构建高效宽频电磁波吸收材料仍然是一项重大挑战，尤其是对于电磁污染防护而言。为了满足这一需求，研究人员已经对具有三维网络结构的一维碳纳米纤维进行了广泛研究。然而，碳纳米纤维的高介电常数导致其与自由空间之间存在强烈的阻抗失配。

近期，大连理工大学吴爱民副教授等采用静电纺丝和热处理成功将双壳Ni@SiC@C纳米颗粒分散到一维碳纳米纤维中（Ni@SiC@C CNFs）。广泛探索了碳化温度对电磁波阻抗匹配和磁介电损耗的影响。双壳纳米颗粒的丰富界面和N掺杂缺陷的存在优化了复合材料的阻抗匹配。Ni@SiC@C CNFs卓越的电磁波吸收特性归因于三维导电网络、合理负载的双壳纳米颗粒诱导的界面电子工程和多重反射之间的协同效应，尤其是在600℃的碳化温度下。测得的最小反射损耗值为-53.27dB，在不同厚度下的吸收带宽为2.53GHz-18.00GHz（15.47GHz）。上述发现表明精心设计的Ni@SiC@C CNFs在高效宽频电磁波吸收应用中极具潜力。

图1.（a）Ni@SiC@C纳米纤维的制备过程示意图，（b）聚丙烯腈基碳纳米纤维的碳化过程示意图。

图2.（a）XRD图谱，（b）（002）、（531）和（313）衍射峰的放大图谱，以及（c）Ni@SiC@C NFs、Ni@SiC@C CNFs-400、Ni@SiC@C CNFs-600和Ni@SiC@C CNFs-800的拉曼光谱。

图3.样品的SEM图像：（a,b）Ni@SiC@C NFs，（c,d）Ni@SiC@C CNFs-400，（e,f）Ni@SiC@C CNFs-600，（g,h）Ni@SiC@C CNFs-800，（i-m）Ni@SiC@C CNFs-600的Ni、Si、C和N元素映射。

图4.（a-c）Ni@SiC@C CNFs-600的TEM图像，以及（g-j）Ni、Si、C和N元素映射。

图5.Ni@SiC@C CNFs复合材料的XPS图谱：（a）全扫描光谱，（b）Ni2p，（c）Si2p，（d）C1s，（e）N1s。（f）Ni@SiC@C NFs、Ni@SiC@C CNFs-400、Ni@SiC@C CNFs-600和Ni@SiC@C CNFs-800的TG曲线。

图6.Ni@SiC@C NFs、Ni@SiC@C CNFs-400、Ni@SiC@C CNFs-600和Ni@SiC@C CNFs-800的电磁参数：复介电常数和磁导率的实部（a,c）及虚部（b,d），（e）C0值，（f）衰减常数。

图7.（a）Ni@SiC@C NFs、Ni@SiC@C CNFs-400、Ni@SiC@C CNFs-600和Ni@SiC@C CNFs-800的tanδe，（b）tanδm，（c）磁滞回线，插图为磁滞回线的放大，（d）方阻。（e）Ni@SiC@C CNFs-800的N₂吸附-解吸等温线和（f）孔径分布。

图8.（a-d）Ni@SiC@C NFs、Ni@SiC@C CNFs-400、Ni@SiC@C CNFs-600和Ni@SiC@C CNFs-800的3D和（e-h）2D RL曲线，以及（i-l）波长为λ/4时匹配厚度对匹配频率的依赖性。

图9.（a）Ni@SiC@C NFs、Ni@SiC@C CNFs-400、Ni@SiC@C CNFs-600和Ni@SiC@C CNFs-800的微波吸收性能比较，（b）制备的样品和最近报道的各种材料的反射损耗的比较。

图10.（a,e,i）Ni@SiC@C NFs、（b，f，g）Ni@SiC@C CNFs-400、（c，g，k）Ni@SiC@C CNFs-600和（d,h,l）Ni@SiC@C CNFs-800的阻抗匹配特性、Δ图和RL曲线。

该工作以“Carbonization of Ni@SiC@C nanoparticles reinforced PAN nanofibers for adjustable impedance matching”为题发表在《Chemical Engineering Journal》（DOI:10.1016/j.cej.2023.146582）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146582