摘要
目前，先进的电磁波吸收材料已被广泛应用于各兴领域用于解决电磁干扰和通信安全带来的挑战。尽管新型电磁波吸收材料已经取得了重大进展，但合成过程复杂、阻抗失配、低衰减能力等问题仍使新型吸波材料的开发面临诸多挑战。生物质衍生碳具有成本低、环保、可持续、易制备等优点，可通过热解法直接转化为碳材料。虽然生物质衍生碳在微波吸收领域具有优异的潜质，但其高介电常数和低磁导率导致的阻抗失配阻碍了生物质衍生碳材料在先进电磁波吸收材料中的发展。对此，鉴于磁碳成分之间良好的介电-磁性互补性，将磁性成分引入介电材料已被证明是优化吸收器衰减能力和阻抗匹配的有效方法。因此我们提出将磁组分与生物质衍生碳合理组合制备新型高效吸波材料。 （1）具有三维结构的生物质多孔碳是由小麦粉通过KOH活化和高温碳化制备的，之后引入磁性粒子ZnFe2O4得到了一种由生物质衍生碳和ZnFe2O4纳米球组成的复合材料（PC@ZnFe2O4）。结果显示多孔碳材料拥有丰富的纳米孔，溶剂热反应后大量的ZnFe2O4纳米球均匀地分散在多孔碳表面且碳材料仍然保留其三维多孔结构。由于多孔碳和ZnFe2O4纳米粒子理想的协同效应，使得填充含量PC@ZnFe2O4为20wt%的吸收剂的阻抗匹配和衰减常数达到理想状态，在超薄厚度1.8mm时最小反射损失值在14.1GHz处达到-54.1dB的强吸收，有效吸收带宽为3.9GHz（12.3-16.2GHz）。 （2）松子壳粉与NaOH混合后在N2环境下经600℃高温加热90min后制得片状生物质衍生碳。采用简便的溶剂热法和随后的退火处理，合成了一种新型的三维多孔碳@镍碳球（PC@Ni/C）纳米复合材料。结果显示二维纳米片互相堆叠形成一个独特的三维结构，尺寸约为300nm的Ni/C纳米球均匀地分布在超薄的碳纳米片层之间且大量的超小的Ni纳米颗粒（大小约为5nm）广泛分布在半透明的碳纳米片表面。优化后的PC@Ni/C纳米复合材料表现出了非凡的微波吸收性能，当填料比为20wt%时，PC@Ni/C的最小RL值达到-73.8dB，相应的EAB达到5.8GHz，而厚度仅为2.2mm。 （3）通过溶剂热和冷冻干燥方法制备了多维多孔碳@镍钴-层状双氢氧化物@镍链气凝胶（PC@NiCo-LDHs@Ni）复合材料。生物质衍生碳气凝胶与金属盐溶液在反应釜中170℃下保持14h，随后与Ni链混合冷冻干燥得到PC@NiCo-LDHs@Ni气凝胶。分层的NiCo-LDHs均匀地附着在松子壳衍生的碳表面并包裹在碳骨架上，且镍链广泛分布并穿插在三维结构之间形成桥梁。得益于其特殊的多维结构，气凝胶表现出了出色的热绝缘、抗压和防腐性能。PC@NiCo-LDHs@Ni的最小RL值在13.3GHz时达到-57.4dB，有效吸收带宽达到6.4GHz。
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