随着无线通信技术的飞速发展，电磁辐射已成为影响电子设备稳定性和人体健康的重要问题，开发兼具宽吸收带宽、高损耗能力和良好阻抗匹配的电磁波吸收材料成为行业迫切需求。传统单一成分吸波材料往往难以平衡阻抗匹配与损耗机制，限制了其实际应用。因此，开发能够同时优化阻抗匹配并整合多种损耗机制（如界面极化、偶极极化、传导损耗）的新型异质结构材料，成为一个主要的研究目标。

近日，青岛大学吴广磊教授和贾梓睿副教授团队在期刊《Nano Research》上，发表了最新研究成果“Heterointerface engineering of bimetallic sulfides for augmented polarization loss with electromagnetic wave absorption”。第一作者为青岛大学材料学院24级博士生牛瑞峰，通过静电纺丝和溶剂热工艺，构建了具有梯度电子结构的 CoS2/NiS2@HCNFs 复合材料，实现了过渡金属硫化物（TMS）中异质界面与硫空位的系统调控。研究的核心创新在于利用双金属异质结的能带偏移效应，诱导形成强内置电场（BIEF），驱动界面电荷梯度转移；同时，硫空位作为高频弛豫偶极子与内置电场耦合，显著增强Maxwell-Wagner-Sillars（MWS）界面极化。此外，中空碳纳米纤维（HCNFs）构建的三维导电网络与多散射结构，进一步优化了阻抗匹配和电磁波耗散路径，形成“界面极化-偶极极化-导电损耗”的协同作用机制。

图1：MSF-y的合成路线图

制备过程采用溶剂热和静电纺丝技术，实现异质界面与硫空位的系统性调控。通过静电纺丝、热处理及模板刻蚀制备HCNFs，构建三维导电网络基底。采用水热法在HCNFs表面生长Co-ZIF、Ni-ZIF或CoNi-ZIF前驱体，形成Metal-ZIF@HCNFs复合材料；调控 ZIF 与硫代乙酰胺（TAA）的质量比（1:1、1:2、1:3）进行硫化处理，将前驱体转化为 CoS2@HCNFs、NiS2@HCNFs 或 CoS2/NiS2@HCNFs 双金属复合材料，最终得到系列 MSF-y 样品。该流程的关键创新在于通过硫化比例调控，实现对材料晶体结构、缺陷密度及异质界面特性的精准控制。

图2：MSF-1系列样品的形貌分析

通过 SEM 和 TEM 表征揭示了材料的独特形貌与微观结构。单金属样品呈现明显差异：CSF-1（CoS2@HCNFs）为致密颗粒团聚体，NSF-1（NiS2@HCNFs）形成多孔网络结构。双金属 CNSF-1 通过界面张力平衡自组装为分级纳米花结构，为电磁波散射提供良好拓扑基础。HRTEM 观察到 CNSF-1 中清晰的异质界面，观测到0.282 nm 和0.278 nm 的晶面间距分别与CoS2（200）晶面与 NiS2（200）晶面对应，同时存在晶格畸变与硫空位缺陷，为极化损耗提供结构支撑。这些微观特征协同构建了异质界面、缺陷和三维导电网络结构体系。

图3：性能测试与 RCS 仿真。

CNSF-1 样品在 2.4 mm 匹配厚度下最小反射损耗（RLmin）达 - 48.04 dB，2.6 mm 厚度下有效吸收带宽（EAB）拓展至 10.08 GHz，有效覆盖 X-Ku 波段（2-18 GHz），较单金属样品（CSF-1 EAB=6.24 GHz、NSF-1 EAB=5.36 GHz）性能提升 61%。为了进一步验证和优化 BIEF 的状态，研究团队后续使用了CST软件进行了雷达散射截面（RCS）仿真。RCS 仿真显示，CNSF-1 涂层在全测试频率下反射信号最弱，60° 斜入射时 RCS reduction 超过 15 dB・m-2，仅 15 wt% 的填料负载量满足轻质化的应用需求。

图4：DFT计算和机理示意图。

此外，静电势分布与差分电荷密度图显示，CoS2与NiS2异质界面存在固有电势差，形成强内置电场，为界面极化提供理论依据。机理图直观展现了复合材料的多元损耗路径，核心围绕“结构 - 极化 - 传导”协同作用。

论文链接：https://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2026.94908411

人物简介：

吴广磊，青岛大学材料科学与工程学院教授，博士研究生指导教师，山东省泰山学者青年专家，省优青。连续多年入选爱思唯尔2022-2024年“中国高被引学者”；连续多年入选全球顶尖前10万名科学家；连续多年入选世界排名前2%科学家（斯坦福大学）；现担任International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials期刊学科编辑和编委；担任SusMat青年编委、Nano-Micro Lett优秀青年编委、J Mater Sci Technol青年编委、Rare Metals青年编委和Nano Research优秀青年编委。担任中国复合材料学会导热复合材料专业委员会委员、中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专业委员会委员、山东硅酸盐学会第六届理事会电子陶瓷专家委员会常务委员。作为客座编辑在Int J Min Met Mater、J Mater Sci-Mater El、Nanomaterials和Mater Res Bull，组织多期电磁吸收领域专刊；担任国际期刊Adv Mater、Adv Funct Mater、Nat Commun等期刊特约审稿人。已主持包含国家自然科学基金面上/青年项目、泰山学者青年专家项目等科研项目多项；在获奖方面，分别以第2位次和第4位次获省级自然科学奖一等奖2项；现以第一或通讯作者发表高水平影响因子大于10以上的科研论文200多篇，SCI他引共计30000余次。担任国家自然科学基金面上/青年项目评审专家、国家自然科学基金重点项目评审专家、中国博士后基金面上/特助项目（含博新计划及后评估）评审专家、教育部海外博士后引才专项评审专家以及国家级高层次人才（长江/青拔）评审专家等。

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