随着以千兆赫电磁波（EMW）为载体的现代通信技术蓬勃发展，在当今智能化的5G、6G时代，生物有机体和敏感的电子设备所遭受的电磁辐射和干扰越来越大。研究和开发带宽宽、吸收强、重量轻、厚度薄的先进EMW吸收材料是缓解电磁污染的必要条件。

然而，实际应用中电磁环境的复杂性和严酷性对吸波器提出了更多的挑战。特别是当5G设备用于工业设备互联和高湿度的海上军事应用时，必须考虑吸收器的环境适用性。除了金属腐蚀导致涂层脱落外，在紧急情况下船体漏水导致的海水中染料分子等污染物的渗透和粘附，也会使海军舰艇或潜艇上5G设备的EMW吸收性能失效。在此背景下，赋予EMW吸收材料以耐腐蚀和吸附净化功能是其长期运行的必要条件。

鉴于此，中国科学院金属研究所、沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部马嵩与张志东团队报道了一种包裹磁性Ni₃Fe纳米催化剂的竹状NCNT三维多孔网络的电磁波吸收复合材料。仅8 wt%的3D网络纳米复合结构即可获得高达6.0 GHz的有效吸收带宽，覆盖了整个Ku波段。此类纳米复合结构在盐腐蚀条件下具有基本保持原始微观结构的优异抗防腐能力，同时对于海水中有机染料污染物分子具有高效的吸附净化能力，为复杂恶劣环境下的多功能电磁波吸收器件开发提供了新的材料选择。通过系统的阶梯式介电调控实现电磁平衡的优化吸波性能，为吸波材料性能优化设计提供重要的思路。

相关研究成果以“Ni3Fe@N-doped carbon nanotubes 3D network induced by nanoconfined symmetry breaking for high-performance microwave absorption, corrosion protection, and pollutant purification”为题发表于《Carbon》。
图文导读

图1. Ni3Fe@NCNT复合材料的演化机理示意图

图2. Ni3Fe@NCNT复合材料的结构组成、形态表征和三重功能。

图3. Ni₃Fe@NCNT复合材料的结构表征和介电调节描述。

图4. CST模拟结果及微波吸附参数。

图5. M/NC复合材料的防腐分析。

图6. M/NC-2吸附剂的吸附行为及相关的吸波测试。

图7. 多功能EMW吸收器在复杂和极端环境中的潜在应用。

本文亮点

1. 通过催化化学气相沉积，采用纳米限域对称破缺策略获得封装Ni₃Fe纳米颗粒的三维（3D）NCNT网络复合结构。2. 此结构具有高效的吸波能力，可靠的防腐特性和优良的吸附净化性能。3. 在较小的填充比例8 wt %下，最小反射损耗（RLmin）达到−57.3 dB，且实现6.0 GHz的有效吸收带宽（RL≤-10 dB）。4. 在腐蚀性介质中的长期稳定防腐性能（Icorr~10-8 A·cm^-2）。5. 对染料溶液有优异的吸附净化能力（Qe=773.6 mg·g^-1）。
原文：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118302

信息来源：Carbontech

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。