电磁波吸收材料 （EMWAM） 的多功能化为其在复杂场景中的应用提供了一条广阔的道路。然而，将多种补充功能有效地集成到 EMWAM 中仍然是一个重大挑战。
近期，西北工业大学顾军渭教授&贵州大学祁小四教授合作，设计并合成了一种新型纳米纤维弹性体 （NFE），其中包含多组分无机碳纳米纤维 （NFs） 和有机组分 （Ecoflex）。通过控制硫的用量和硫化温度，可以有效地调节硫掺杂比和硫掺杂种类。优化后的FeS2/S，N共掺杂碳纳米管NFs/Ecoflex NFE不仅具有良好的阻抗匹配特性，而且具有提高的导电损耗和极化损耗能力。其中，设计的NFE在薄匹配厚度（≈2.00 mm）下实现了7.40 GHz的超宽有效吸收带宽（EAB）和- 21.82 dB的最小反射损耗（RLmin）。此外，FeS2/S，N 共掺杂碳 NFs/Ecoflex NFE 同时表现出大大改善的机械性能、隔热性、疏水性和耐腐蚀性。相关研究内容以“Mechanically Robust and Thermal Insulating Nanofiber Elastomer for Hydrophobic, Corrosion‐Resistant, and Flexible Multifunctional Electromagnetic Wave Absorbers”为题目，发表在期刊《Advanced Functional Materials》上。
图1 (a) FeS2/S，N共掺杂碳NFs的制备示意图；（b-d） CFS1、CFS2和CFS 3的SEM图像；(e)透射电镜图像；(f) CFS3的HRTEM图像和（f1,f2）晶格强度分布图。
图2 (a) CFS1、CFS2和CFS3的XRD谱图，(b) fe2p、(c) s2p和(d) c1s的高分辨率XPS谱图，(e) S的含量，(f)拉曼光谱。
图3（a,b）复介电常数，(c)介电损耗正切值，（d-f）二维RL颜色映射，(g) EMWAPs的对比，(h)衰减常数f曲线，以及(i) NFE1， NFE2和NFE3的“ε"c/ε"p ”曲线。
图4（a,b）CFS4和CFS5的SEM图像，（c,d） CFS4和CFS5的TEM图像，（e,f） CFS5的HRTEM图像，(g) CFS5的HAADF-STEM和(h) c, (i) N, (j) S, (k) Fe的EDS映射图像。
图5 (a) XRD谱图，(b) fe2p, (c) s2p, (d) c1s的高分辨率XPS光谱，(e)拉曼光谱，(f) S原子的ID/IG和掺杂比，（g,h）NFE4和NFE5的复介电常数和(i)介电损耗正切与f曲线。
图6（a,b） NFE3、NFE4和NFE5样品的三维RL映射，（c,d） RL - f曲线，(e,f) ε"c/ε"p相对于f曲线和（g-i） Cole-Cole曲线。(j) FeS2/S，N共掺杂碳NFs/Ecoflex NFE的电磁波衰减机制说明；(k) EMWAPs与最近报道的典型纳米复合材料的比较。
图7力学性能：(a) NFE5拉伸、折叠和扭转的数码照片，(b)拉伸曲线和(c) NFE5循环压缩的应变-应力曲线。隔热性能：(d)红外热图像，(e) Ecoflex、NFE3、NFE4和NFE5的温度与加热时间；(f)手上NFE5的数码照片和红外图像。疏水性：(g) CFS5、(h) Ecoflex和(i) NFE5的水接触角。耐蚀性：(j) Nyquist曲线，(k) Tafel曲线，(l) Ecorr与Icorr的比较。
图8 PEC的三维RCS图覆盖了(a) NFE3, (b) NFE4和(c) NFE5。(d) RCS值与扫描角度的关系。(e) FeS2/S，N共掺杂碳NFs/Ecoflex NFE不同几何形状的光学照片，(f)元结构示意图，(g) NFE5涂层PEC和具有元结构的NFE5的模拟吸收光谱，（h-j） f = 8.85 GHz, f = 20.65 GHz和f = 30.22 GHz的法向电场分布。
综上所述，一种多功能的FeS2/S，N共掺杂碳NFs/Ecoflex NFE是通过连续电纺丝-热处理聚合工艺精心设计和制造的。一方面，FeS2/C与极性键的非均相界面随着浓度的增加而增加，从而改善了界面极化和偶极极化。另一方面，高温促进了更多噻吩硫的形成，导致导电损失容量显著增强。此外，硫原子的掺入也在碳纳米管中引入了丰富的缺陷和极性键，从而有助于偶极极化的额外增强。结果表明，与其他样品相比，优化后的样品在导电损耗和极化损耗方面均有显著增强，进一步提高了电磁波的衰减能力。
RCS模拟表明，元结构设计可以进一步优化FeS2/S，N共掺杂碳NFs/Ecoflex NFE的EAB，达到令人满意的32.64 GHz (7.36-40.00 GHz)，从而为改进 EMWAPs提供了另一种视角。更重要的是，由于组件-结构-功能策略，FeS2/S，N共掺杂碳NFs/Ecoflex NFE显示出许多理想的多功能，包括出色的机械性能，隔热，红外隐身，疏水性和耐腐蚀性。因此，本研究为多功能 EMWAPs的设计提供了新的见解。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202419266
