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一、研究背景：
近年来 ， 随着科学技术的发展 ， 电子设备已广泛应用于人类的日常生活中 ， 造成了严重的电磁辐射污染 。 不断恶化的电磁环境不仅会干扰电子设备的正常运行 ， 还会影响人体健康 。 吸收材料是EM干扰防护和EM辐射防护领域的关键材料之一 ， 它们可以通过将入射的EM波转换成其他形式的能量（例如机械能 ， 电能和热能）来消耗它们 。 然而 ， 传统的吸收材料由于其电磁吸收差且工作频率窄 ， 无法满足社会发展的需要 。 因此 ， 开发具有显著电磁吸收和宽工作频率的先进吸波材料非常紧迫 ， 具有重要意义 。
目前 ， 铁氧体材料是研究最广泛的吸波材料 。 特别是 ， 因为电磁波磁损耗和介电损耗的双重吸收能力 ， Fe3O4具有很好的EM电磁波吸收性能 。 但是 ， Fe3O4的窄吸收带宽限制了其在该领域的应用 。 因此 ， 已经进行了许多研究以拓宽其对于EM波的吸收带宽 。 在这些工作中 ， 设计了具有不同化学组成的核-壳结构 ， 例如使用电导率和介电性能差异较大的材料进行重组 ， 通过多层结构增加界面并增加材料的比表面积等 。 阻抗匹配也是评估吸波材料吸收效率的关键参数 ， 它决定了EM波是否可以进入材料内部 。 因此 ， 在设计吸收材料时 ， 有必要充分考虑阻抗匹配 。
二、研究成果
近日 ， 陕西科技大学Yan Bao等研究人员报道了通过溶剂热和液相还原相结合的三步法制备磁性三层空心结构Fe3O4/FeCo/C（TSH-Fe3O4/FeCo/C）复合微球 。 FeCo用于增强不同频带中的电磁波（EM）吸收并拓宽有效吸收带宽 ， 而碳则用于改善阻抗匹配 。 设计了三层空心结构 ， 以产生多个界面 ， 有利于界面极化 ， 增加多重反射和散射 ， 并为Fe3O4核提供抗氧化的物理化学保护 。 TSH-Fe3O4/FeCo/C复合微球的微观结构和形态通过TEM、XRD、拉曼和XPS进行了表征 。
【国际陶瓷|陕科大《国际陶瓷》优异电磁波吸收性能，独特三层空心结构材料！】结果表明 ， 磁性Fe3O4完全被FeCo和碳逐层覆盖 。 作为电磁波吸收材料 ， 在厚度为2.2 mm时 ， TSH-Fe3O4/FeCo/C复合微球的最大反射损耗高达-37.4 dB ， 有效吸收带宽达到5.9 GHz 。 优异的EM波吸收性能归因于外壳材料（Fe3O4、FeCo和碳）和独特的三层空心结构 ， 从而导致多重弛豫过程和良好的阻抗匹配 。 因此 ， 这项工作将有助于设计和制备具有优异吸波性能和更宽吸收范围的高性能电磁波吸收材料！相关研究工作以“Design of magnetic triple-shell hollow structural Fe3O4/FeCo/Ccomposite microspheres with broad band width and excellent electromagnetic wave absorption performance”为题发表在国际著名期刊《Ceramics International》上 。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.06.169
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图1.（a）逐步制备TSH-Fe3O4/FeCo/C微球的示意图；（b–d）各种微球的TEM图像：（b）H–Fe3O4 ， （c）DSH-Fe3O4/FeCo和（d）TSH-Fe3O4/FeCo/C；（e）TSH-Fe3O4/FeCo/C微球的HRTEM图像；（f–g）Fe（红色） ， Co（绿色） ， O（黄色）和C（蓝色）的EDX图像和元素映射；（h）H–Fe3O4 ， DSH-Fe3O4/FeCo和TSH-Fe3O4/FeCo/C微球的X射线衍射图和（i）TSH-Fe3O4/FeCo/C微球的拉曼光谱
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图2.（a–c）反射损耗和（d）不同厚度的各种微球的阻抗匹配值：（a）H–Fe3O4 ， （b）DSH-Fe3O4/FeCo和（c）TSH-Fe3O4/FeCo/C 。分页标题#e#
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图3各种微球的（a–c）ε'-ε''曲线和（d）C曲线：（a）H–Fe3O4 ， （b）DSH-Fe3O4/FeCo和（c）TSH-Fe3O4/FeCo/C
三、结论与展望
综上所述 ， 作者采用三步法成功地制备了磁性三层空心结构Fe3O4/FeCo/C复合微球 。 电磁波吸收研究表明 ， TSH-Fe3O4/FeCo/C微球具有-37.4 dB的优异吸收性能和5.9 GHz（从11.7至17.6 GHz）的宽有效吸收带宽 。 这归因于中空Fe3O4微球表面的FeCo和碳涂层的包覆 ， 介电损耗与磁损耗协同作用 ， 并且具有良好的匹配阻抗 。 结果表明 ， FeCo在不同频率增加了TSH-Fe3O4/FeCo/C微球的吸收机制 ， 而碳层增加了TSH-Fe3O4/FeCo/C复合微球的介电损耗并改善了阻抗匹配 。 此外 ， 独特的三层空心结构赋予了复合材料微球界面极化和多次反射与散射的能力 。 TSH-Fe3O4/FeCo/C微球有望作为宽频带吸收材料应用于吸波领域 。 （文：嘉一）
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来源：(材料material)
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标题：国际陶瓷|陕科大《国际陶瓷》优异电磁波吸收性能，独特三层空心结构材料！
