探索一种方便、可扩展、有效的千兆赫兹宽带电磁波吸收器（EMA）以满足其日益增长的需求。Ni–Zn铁氧体被认为是潜在的EMA；然而，它们作为一种可扩展的有效毫米波吸收材料的性能研究还很有限。本文研究了Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄（NZF）样品在0.1～9GHz频率范围内用Mn离子代替Fe³⁺和Zn²⁺的电磁波衰减特性。通过成分优化，Ni_0.5Zn_0.4Mn_0.1Fe₂O₄（NZM_0.1F）EMA在最佳厚度为6 mm时表现出良好的微波吸收性能，同时最大反射损耗（RL）为−50.2 dB，宽BW为6.8 GHz（RL<−10 dB，即衰减>90%）。此外，Mn掺杂使衰减常数从217 Np/m显著增加到301 Np/m。主要贡献来自磁-介电性能的协同作用，以及由于阳离子化学和尖晶石NZF中的位置占据而增强的介电和磁损耗。此外，通过受控的两步热处理过程在系统中诱导孔隙率，该过程通过电磁波的多次内反射促进总损耗。此外，通过改变入射电磁波的角度，模拟了NZM_0.1F样品的RL，显示其角度不敏感度高达50°。研究结果表明，NZM_0.1F是一种适合于实际高频应用的新型环保微波吸收材料。
 

图1. 示意图显示了Mn掺杂NZF芯中具有优异电磁波吸收的相关因素。
 
 
图2. (a)室温下所有研究样品的具有识别平面的 X 射线衍射图，(b)样品晶格常数的变化，以及(c)来自 VESTA 的 NZFM0.3的晶体结构表示。
 
 
图3. （a） NZFM0.2的FESEM显微照片，样品（b）NZF和（c）NZFM0.3的EDX光谱；显示NZFM0.3的附加Mn峰值，（d）NZFM0.3样本区域的EDX区域映射；（e）O，（f）Mn，（g）Zn，（h）Fe和（i）Ni组成元素分布均匀。
  
图4. （a） 所有样品在300 K时的M–H曲线图[插图：研究样品的饱和磁化强度（M_S）和矫顽力（H_C）的变化]和（b）NZFM0.3环形样品横截面的显微CT扫描将彩色线显示为样品中的多孔通道。
 

图5. （a）相对介电常数的实（ε′）和（b）虚（ε〃）部分，（c）介电损耗（tanδ_ε），（d）相对磁导率的实（μ′）和（e）虚（μ〃）部分，以及（f）磁损耗（tanδ_μ）的频散。


图6. 研究样品的RL随频率和厚度变化的三维表示。
 
  
图7. 对于（a）NZF、（b）NZM0.1F和单步退火固体NZM0.1F，以及（c）NZFM0.3样品，RL与f在各自t_m值下绘制，以进行比较。（d）NZF、（e）NZM0.1F和（f）NZFM0.3[插入（c）]这三个样品的频率相关衰减常数（α）曲线对应的| Z_in/Z₀ |比率与频率图。
  
图8. （a） 不同电磁波入射角下RL的频散曲线。（b） NZM0.1F与CuFe₂O₄/MoS₂铁氧体微波吸收剂的最佳反射损耗（RLmax）和带宽（BW）的比较图CF@MoS₂@Fe₃O₄，大块Ni–Zn铁氧体， ZnO@MWCNTs@NiFe₂O₄， CB/Ni_0.6Zn_0.4Fe₂O₄层， MnFe₂O₄ NHS， Gd–Coferrite@SiO₂@C、 NF/NZF、Mn–Zn铁氧体、Ti₃C₂Tx/Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄、和SrFe_12–xCoxO₁₉。
 
       相关研究成果由匹兹堡大学Dipika Mandal和Paul R. Ohodnicki等人2024年发表在ACS Applied Materials & Interfaces (链接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c06498)上。原文：All-Around Electromagnetic Wave Absorber Based on Ni–Zn Ferrite

转自《石墨烯研究》公众号