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  通訊技術的快速發展以及電子器件的過度使用引起了嚴重的電磁輻射與電磁干擾問題。為了使人類健康及信息安全得到有效保障，“質量輕、厚度薄、吸收強、頻段可調”的電磁波吸收材料的開發已刻不容緩。然而，目前針對吸波頻段的調控往往通過電磁波吸收材料厚度的改變來實現，這在厚度有嚴格要求的應用受到了限制。因此，尋找合適的替代方法來實現頻段調節對實際應用具有重要意義。

  二氧化錳由于來源廣泛、環境友好、價格低廉等優點被廣泛用于電磁波吸收。此外，不同晶型的二氧化錳通常表現出不同的微觀形貌與電磁參數，這使吸波性能的調節成為可能。然而，較低的衰減常數限制了它的吸波能力。因此有必要對雜化材料結構的設計、材料結構與吸波性能的相互關系開展進一步研究。 

  近期，江南大學紡織科學與工程學院產業用紡織品研究室碩士研究生陳天宇在俞科靜教授、蔡旭東博士（共同通訊作者）的指導下，在《Applied Surface Science》發表了關于電磁波吸收材料設計制備的論文，題為《Vertically aligned MnO₂ nanostructures on carbon fibers with tunable electromagnetic wave absorption performance》，文章通過簡單的水熱法在碳纖維表面成功生長二氧化錳，并通過對溶液化學環境的調節，實現了不同形貌MnO₂的可控制備，120℃，pH=2，[K+]=1.0M條件下反應8h在碳纖維表面成功負載二氧化錳納米片（CF@MnO₂-NS），在120℃，pH=1，[K+]=0.4M條件下反應6h則成功負載二氧化錳納米線（CF@MnO₂-NW）（圖1）。文章進一步研究了二氧化錳結構與吸波性能間的關系。結果表明，二氧化錳納米線具有更大的比表面積而表現出較二氧化錳納米片更大的介電常數，此外，特殊的一維結構則在5-8GHz內引入了介電共振峰，從而使衰減能力得到了顯著提高（圖2）。然而，過高的介電常數同時破壞了材料的阻抗匹配，使材料的吸收性能反而受到抑制（圖3）。最終，CF@MnO₂-NS和CF@MnO₂-NW在材料厚度為2.6mm和1.7mm時，分別具有最低反射損耗（RL_min）為-52.9 dB（6.7 GHz）和-56.6 dB（10.0 GHz）。該成果為設計具有可調節微波吸收性能的材料提供了一種方法，并在一定程度上為材料結構對材料微波吸收性能的影響提供了參考。 

圖3.所有樣品在 2-18 GHz，厚度1-4 mm范圍內的RL曲線 

  論文信息

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152858