硬碳(HC)作为钠离子电池负极材料，因其高容量和低成本优势备受关注，但其储钠机制仍存争议。研究发现：1)具有较大层间距(>0.37nm)和更小、更薄伪石墨域的硬碳更利于钠离子嵌入；2)长程有序石墨结构会降低可逆容量；3)通过三种商业硬碳的原位XRD和拉曼测试验证了"吸附-嵌入-填充"机制。研究背景显示：锂资源短缺促使钠离子电池发展，但石墨负极不适用钠存储。硬碳由无序石墨域和涡轮层状纳米域构成，虽是最佳候选材料，但其复杂结构导致储钠机制存在"嵌入-填充"、"吸附-填充"和"吸附-嵌入-填充"三种理论争议。Stevens等(2000年)首次提出"嵌入-填充"机制，但后续研究显示(002)峰无预期偏移；Tarascon团队提出"吸附-填充"机制；Ji等通过GITT测试提出"吸附-嵌入-填充"机制，但微观结构与储钠性能的关联仍需明确。
 
 
图1. 电磁波的应用。
 
 
图2. 电磁波与吸收材料的相互作用。
图2清晰地表明该图将展示电磁波的能量是如何被特定类型的材料吸收（消耗）的，这是电磁波传播、能量转换和材料科学中的一个关键过程。理解这个标题对于解读图2所描述的具体相互作用机制至关重要。
 
 
图3. 微波吸收体中损耗类型的分类。
图3表明该图旨在系统性地展示和区分微波吸收体内部存在的‌不同能量耗散方式（损耗类型）‌。理解这些损耗类型的分类是研究和设计高性能微波吸收材料（如用于隐身技术、电磁兼容、微波暗室等）的理论基石。这张图对于深入掌握微波吸收体的工作原理和性能优化至关重要。
 
 
图4. 微波吸收材料呈现的多种损耗（示意图）。‌
图4旨在‌形象地说明‌不同类型的能量损耗（如介电损耗、磁损耗、传导损耗等）是如何在‌实际的微波吸收材料中发生和表现出来‌的。它是对 Fig.3 损耗类型分类的图示化表达，帮助读者更直观地理解多种损耗机制在吸收材料内部的共存和作用方式，是理解微波吸收材料工作原理的重要一环。
 
 
图5. 微波吸收材料分类。
图5表明该图旨在对实现微波吸收功能的各种材料进行‌系统性分类‌，为读者提供一个关于微波吸收材料‌种类全貌和内在逻辑结构‌的清晰认识。理解这种分类对于根据不同的应用需求（如频段要求、厚度限制、环境条件、力学性能、成本等）‌选择合适的吸收材料类型‌至关重要。这张图标志着从基础原理和机制讨论向材料体系和应用选择的过渡。
与前文的上下文关联与逻辑演进：
‌Fig.1 (应用)：‌ 介绍微波（电磁波）的用途。
‌Fig.2 (相互作用)：‌ 解释电磁波能量如何被吸收材料‌整体‌消耗（吸收）的核心物理过程（损耗）。
· ‌Fig.3 (损耗机制分类)：‌ 深入剖析实现吸收的‌核心物理机制‌（介电损耗、磁损耗、电阻损耗等）的类型。
· ‌Fig.4 (多种损耗表现)：‌ ‌图示化‌展示多种损耗机制在具体材料中是如何‌体现和作用‌的。
· ‌Fig.5 (材料分类)：‌ 这是前四张图知识的‌综合应用和体系化归纳‌。在理解了微波吸收的原理（Fig.2）、核心机制（Fig.3, Fig.4）之后，自然需要系统地认识实现这些功能的‌物质载体——微波吸收材料本身的各种类型‌。这张图提供了一个‌宏观视角‌，展示了微波吸收材料领域的‌整体框架和多样性‌。它回答了“为了实现微波吸收，我们可以使用哪些不同类型/原理的材料？”这个问题。
· ‌逻辑链：‌ 现象/应用 (Fig.1) → 基础物理过程 (Fig.2) → 微观机制剖析 (Fig.3, Fig.4) → 物质载体体系化 (Fig.5)。
 
 
图6. 用于微波吸收的碳基材料。
该图‌聚焦于微波吸收领域中一类关键的功能材料——碳基材料‌。图6 是 ‌Fig.5 (整体材料分类) 的自然延伸和具体化‌，它标志着文档内容从‌基础原理和宏观分类‌转向对‌主流核心材料类别及其在吸波应用中的特性‌进行详细展示和探讨。这张图对于理解当前微波吸收材料研究的热点和重要发展方向（特别是在轻质、宽频、高性能薄层吸收体方面）具有重要价值。
 
 
图7. a) CB/Pp复合材料中吸收损耗机制的示意图（经文献[117]许可改编）；b-g) 3D打印CB/P!复合材料的二次电子成像（SEI）图，其中炭黑（CB）含量从100g (b) 变化至84g (g)；h-i) 氧化锌（ZnO）晶须与CB颗粒的扫描电镜（SEM）图（经文献[117]许可改编）；j-k) 碳化硅（SiC）与CB颗粒的场发射扫描电镜（FE-SEM）图（经文献[120]许可改编）；l) 以铁氧体/环氧树脂为匹配层、炭黑/环氧树脂为吸收层的反射损耗曲线（经文献[119]许可改编）。‌

‌图示内容分解‌

· ‌a图‌：展示‌炭黑/聚合物复合材料（CB/Pp）的吸收损耗物理机制‌，通过示意图解释材料内部电磁波能量耗散过程。
· ‌b-g图‌：通过‌二次电子成像（SEI）‌ 呈现不同CB含量（100g→84g）的3D打印复合材料‌微观形貌变化‌，反映填料浓度对材料结构的影响。
· ‌h-i图‌：‌氧化锌晶须（ZnO whiskers）与CB颗粒的形貌表征‌，揭示异质组分在复合材料中的分散状态。
· ‌j-k图‌：‌碳化硅（SiC）与CB填料的微观结构对比‌，突显不同吸收剂颗粒的几何特征。
· ‌l图‌：‌双层吸波结构性能测试‌，以铁氧体/环氧树脂为阻抗匹配层、CB/环氧树脂为吸收层，测量其反射损耗（Reflection Loss），验证协同吸波效果。
 
 
图8. a) MnO@C豌豆荚状结构的制备示意图；b-e) MnO@C的扫描电镜（SEM）图，展示豌豆荚状结构；f) 不同厚度MnO@C的反射损耗曲线；g-h) MnO@C中的损耗机制示意图（经文献[131]许可改编）；i-n) 磁性粒子浓度为0、0.5、1、1.5、2、2.5倍时制备的CF/FeCoNi复合材料SEM图；o) CF（碳纤维）、CF/FeCoNi、CF/FeCo、CF/Ni及CF/CoNi的反射损耗曲线（经文献[132]许可改编）。
一、材料结构与设计
‌MnO@C豌豆荚结构（a-f图）
‌核壳设计‌：MnO纳米颗粒（核）封装于碳层（壳）中，形成类似豌豆荚的一维链状结构。
‌功能优势‌：碳壳提升导电性，增强介电损耗；核壳界面极化优化电磁波衰减。
‌厚度调控（f图）‌：通过调整材料厚度实现反射损耗峰值频段可调（如4–8 GHz低频吸收需求）。
‌CF/FeCoNi梯度复合材料（i-o图）
‌磁性粒子梯度分布‌：FeCoNi磁性粒子在碳纤维（CF）基体中呈浓度梯度（0→2.5倍），调控阻抗匹配。
‌多组分协同（o图）‌：
‌CF/FeCoNi‌：磁-介电协同损耗（FeCoNi提供磁损耗，CF介电损耗）；
‌CF/CoNi‌：磁导率适中，减少表面反射。
⚙️ 二、损耗机制（g-h图）
‌介电损耗‌：碳壳界面极化、MnO缺陷偶极子弛豫；
‌磁损耗‌：FeCoNi涡流损耗及自然共振；
‌协同效应‌：核壳界面电荷积累增强极化损耗，磁性粒子拓宽频带。
 
 
图9. a) 不同质量分数环氧树脂/多壁碳纳米管（epoxy/MWNCNT）复合材料在X波段的复介电常数与复磁导率实部及虚部（经文献[136]许可改编）；b-d) 样品A、B、C的低倍透射电镜（TEM）图；e) 样品E的高分辨透射电镜（HRTEM）图；f) 样品A-E的吸收谱（经文献[137]许可改编）；g-j) 分别为BF（g）、BF/Co.5（h）、BF/C1（i）、BF/C2（j）的TEM图；k) CNT/BaFe₁₂O₁₉复合材料的微波吸收机制示意图（经文献[138]许可改编）；l) 不同样品及其对应厚度的反射损耗曲线（经文献[140]许可改编）。

一、图示逻辑框架

‌子图‌	‌核心内容‌	‌科学意义‌
‌a图‌	MWNCNT含量对复电磁参数（ε', ε'', μ', μ''）的影响	量化填料浓度调控介电/磁响应能力
‌b-e图‌	多组样品（A-E）的微观形貌表征（低倍→高倍TEM）	揭示纳米结构差异与缺陷特征
‌f图‌	样品A-E的吸收性能对比	关联微观结构与宏观吸波性能
‌g-j图‌	BaFe₁₂O₁₉（BF）与CNT的复合梯度结构（Co→C2）	磁性-介电组分空间分布优化设计
‌k图‌	CNT/BF复合吸波机制示意图	多损耗协同原理可视化（界面极化+磁共振）
‌l图‌	厚度-反射损耗性能图谱	匹配厚度工程实现宽带吸收

⚙️ 二、关键技术解析

1、‌复电磁参数调控（a图）
· ‌*复介电常数（ε = ε' - jε''）**‌：ε'反映储能能力，ε''表征介电损耗；
· ‌*复磁导率（μ = μ' - jμ''）**‌：μ'指示磁存储，μ''对应磁损耗；
· ‌*‌MWNCNT作用‌：提升ε''（导电网络增强欧姆损耗），优化μ''（与BF复合诱导磁共振）。
· 2、‌微观结构-性能关联（b-f图）
· ‌*‌低倍TEM（b-d）‌：对比样品分散均匀性/团聚程度；
· ‌*‌HRTEM（e）‌：识别晶格缺陷（如碳管壁缺陷、界面非晶层）提升极化弛豫；
· ‌*‌吸收谱（f）‌：缺陷密度↑ → 界面极化↑ → 吸收峰强度↑。
· 3、‌梯度复合设计（g-k图）
· ‌*‌BF/Cx结构‌：磁性BaFe₁₂O₁₉颗粒与CNT形成核壳/包覆结构（g-j）；
· ‌*‌协同机制（k）‌：
· ‌*‌CNT‌：介电损耗主导（导电损耗+偶极极化）；
· ‌*‌BF‌：磁损耗主导（自然共振+涡流）；
· ‌*‌界面效应‌：异质界面电荷积累增强界面极化。
· 4、‌厚度工程（l图）
· ‌*‌λ/4匹配原理‌：峰值频率fm与厚度d满足 d=nλ/4=；
· ‌*‌结果‌：通过调整厚度（通常1–5 mm），将强吸收峰（≤-10 dB）迁移至目标频段（如8–12 GHz）。
 
 
图10. a-h) 左列为PANI-NP系列的扫描电镜（SEM）图，右列为透射电镜（TEM）图：a-b) PANI-NP0、c-d) PANI-NP1、e-f) PANI-NP2（经文献[144]许可改编）；i-l) i-j) α-MnO₂纳米棒、k-l) PPy纳米棒的SEM图（经文献[145]许可改编）；m-t) PPy微球（m）及不同聚苯胺（PANI）含量的核壳结构PPy@PANI复合材料SEM图：n) PPy@PANI-0.4、o) PPy@PANI-0.8、p) PPy@PANI-1.2、q) PPy@PANI-1.6、r) PPy@PANI-2.0（插图为高分辨图，SEM主图标尺500 nm，插图100 nm）（经文献[146]许可改编）；s) 石墨烯/聚苯胺（G/PANI）纳米棒阵列的反射损耗曲线（经文献[147]许可改编）；t) 分层取向结构HCP@PANI-h的微波吸收机制示意图（经文献[148]许可改编）。

解析

一、材料体系与结构创新

1、‌导电聚合物基体

‌PANI（聚苯胺）‌：通过质子掺杂调节电导率，主导介电损耗；

· ‌PPy（聚吡咯）‌：高电导率特性增强欧姆损耗，微球结构（m图）提升多重散射。
· 2、‌多级结构设计

‌结构类型‌	‌图示‌	‌功能优势‌
‌核壳梯度复合‌	n-r图	PANI壳层厚度调控阻抗渐变（0.4→2.0 wt%）4
‌纳米棒阵列‌	s图（G/PANI）	取向排列延长电磁波传播路径，增强干涉损耗2
‌分层取向‌	t图（HCP@PANI）	各向异性界面促进极化弛豫与磁耦合5

二、性能优化机制

1、‌形貌-性能关联①‌纳米棒（i-l图）‌：α-MnO₂与PPy的一维结构提供偶极极化位点，拓宽吸收频带；②‌核壳微球（m-r图）‌：PPy核与PANI壳的界面电荷积累增强界面极化损耗（插图表界面清晰度）。

· 2、‌损耗协同原理（t图）①‌导电网络‌：PANI连续相构建电子传输通道；②‌磁-介电耦合‌：HCP（六方密堆积）磁性单元与PANI形成磁电协同效应5；
· ③‌多重散射‌：分层结构诱导电磁波多次反射衰减25。

三、全文脉络关联

1、‌材料演进主线‌：

· Fig.7（炭黑复合）→ Fig.8（核壳结构）→ Fig.9（CNT/铁氧体）→ ‌Fig.10（导电聚合物多级结构）‌；
· 2、‌结构精细化‌：
· ①Fig.8a（核壳示意图）→ ‌Fig.10 t图（分层取向机制可视化）‌；②Fig.9l（厚度工程）→ ‌Fig.10 s图（阵列结构反射损耗量化）‌。
 

图11. 磁性材料的分类

· 解析
· 1、‌基础理论锚点‌：为吸波材料中磁性组分的选择提供物理本质依据（磁矩耦合机制）；
· 2、‌应用设计准则‌：①低频强吸收（1–4 GHz）→ 高MsMs​铁磁体（如纯Fe）；②高频宽带宽（12–18 GHz）→ 高HaHa​亚铁磁体（如CoTi取代钡铁氧体）；
· 3、‌未来方向‌：调控反铁磁/顺磁材料的自旋轨道耦合，开发新型轻质吸波体系。
图11作为‌磁性材料的分类学基石‌，系统性串联全文磁性吸波剂的设计逻辑，从原子磁矩本源到宏观性能优化，奠定"结构-磁性-功能"的闭环研究范式。
 
 
图12. a-d) 不同温度下铁颗粒的扫描电镜（SEM）图：80°C（a,b）与100°C（c,d）（经文献[150]许可改编）；e) Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃及铁微松枝晶的反射损耗曲线（经文献[151]许可改编）；f-i) 不同水合肼（N₂H₄·H₂O）用量合成的钴SEM图：低浓度形成枝晶共存结构（f,g），高浓度生成枝晶花瓣组装体（h,i）（经文献[152]许可改编）；j-m) 不同腐蚀温度制备的Ni/SnO₂样品场发射扫描电镜（FE-SEM）图：200°C（j,k）、220°C（l,m）（经文献[153]许可改编）；n) 镍/石墨烯复合材料在1 mm（●）、1.5 mm（■）、2 mm（▲）、2.5 mm（▼）、3 mm（◆）厚度下的反射损耗曲线（经文献[154]许可改编）；o-p) 铁纳米颗粒（o）与镍纳米颗粒（p）的高分辨透射电镜（HRTEM）图（经文献[155]许可改编）；q-s) 镍粉（q）、质子化聚吡咯（r）及镍/聚吡咯（Ni/PPy）复合物（s）（质量比2:1）的SEM图（经文献[160]许可改编）；t) Ni/ZnS复合物的SEM图（经文献[161]许可改编）；u) Ni-MnO₂复合物的SEM图（经文献[162]许可改编）

解析

一、形貌调控与电磁性能关联

‌子图‌	‌材料体系‌	‌形貌特征‌	‌性能优化机制‌
‌a-d‌	铁颗粒	80°C→球状团聚；100°C→立方晶化	高温提升结晶度，增强磁导率虚部（μ''）12
‌e‌	铁氧化物/枝晶	γ-Fe₂O₃微球 vs 铁枝晶	枝晶多重散射拓宽吸收频带（＞4 GHz）3
‌f-i‌	钴微纳结构	枝晶→花瓣分级组装	尖锐边缘激发局域电场，增强介电极化损耗4
‌j-m‌	Ni/SnO₂	200°C→多孔片；220°C→纳米花	多级孔隙优化阻抗匹配，降低反射峰值5
‌n‌	镍/石墨烯	厚度梯度（1–3 mm）	2 mm厚度实现-45 dB强吸收（匹配λ/4原理）
‌o-p‌	Fe/Ni纳米颗粒	清晰晶格条纹（HRTEM）	小尺寸效应抑制涡流，提升自然共振频率
‌q-s‌	Ni/PPy复合材料	PPy包覆Ni颗粒	核壳界面电荷积累增强界面极化
‌t-u‌	Ni/ZnS、Ni/MnO₂	ZnS/MnO₂均匀负载	半导体-磁性相协同，耦合介电/磁损耗

二、技术演进主线

1、‌单组分→复合设计

＊基础铁颗粒（a-d）→ 核壳Ni/PPy（q-s）→ 多元Ni/ZnS（t）

2、‌形貌精细化‌
球形（e）→ 枝晶（f-i）→ 多孔分级（j-m），通过几何设计延长电磁波传播路径

3、‌损耗机制协同①‌磁损耗主导‌：Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃（e）通过畴壁共振吸收；②‌介电-磁耦合‌：Ni/石墨烯（n）中石墨烯提供导电网络，Ni提供磁损耗；③‌半导体界面极化‌：Ni/MnO₂（u）中MnO₂缺陷诱导偶极子弛豫

三、工业应用启示

1、‌低温可控合成‌：水合肼浓度调控钴枝晶形貌（f-i），避免高温能耗；

2、‌轻量化设计‌：①石墨烯基（n）密度＜1.8 g/cm³，适用于飞行器涂层；①PPy包覆（s）改善镍粉分散性，提升涂层均匀性；

· 3、‌高频适配性‌：①铁纳米颗粒（o）尺寸＜50 nm，自然共振频移至Ku波段（12–18 GHz）；②Ni/SnO₂纳米花（l,m）在12 GHz处反射损耗＜-40 dB5
图12系统呈现 ‌"单质形貌控→核壳复合→多元半导体耦合" 的磁性吸波材料迭代路径‌，为5G毫米波吸收剂（24–40 GHz）设计提供形貌基因库与技术储备
 
 
图13. a) 超声处理3 h制备的FeCo合金扫描电镜（SEM）图（经文献[163]许可改编）；b) CoNiSn合金合成过程中形成与形貌演变示意图（经文献[165]许可改编）；c) 不同尺寸（0.6 μm, 1.3 μm, 2.5 μm）CoNi微米花在2 mm厚度下的反射损耗曲线（经文献[166]许可改编）；d) FeCo₂合金SEM图（经文献[171]许可改编）；e-h) Fe₆₈Co₂₈Ni₄@SiO₂（e）、Fe₄₉Co₄₉Ni₂@SiO₂（f）、Fe₈₀(Co₀.₇Ni₀.₃)₂₀@SiO₂（g）、Fe₈₀(Co₀.₅Ni₀.₅)₂₀@SiO₂（h）的SEM图（经文献[173]许可改编）；i) FeCoNi/CF-1复合材料的SEM图（经文献[174]许可改编）

解析

 一、形貌设计与性能调控

‌子图‌	‌材料体系‌	‌结构特征‌	‌电磁优化机制‌
‌a‌	FeCo合金	超声破碎细化颗粒（≈200 nm）	减小涡流损耗，提升自然共振频率（fr∝1/D2fr​∝1/D2）
‌b‌	CoNiSn合金	核壳→空心结构演变	空心界面增强多重散射与界面极化
‌c‌	CoNi微米花	尺寸梯度（0.6–2.5 μm）	‌1.3 μm最优‌：几何共振匹配Ku波段（12–18 GHz）
‌d‌	FeCo₂合金	立方晶体框架	高饱和磁化强度（Ms≈240Ms​≈240 emu/g）强化磁滞损耗
‌e-h‌	FeCoNi@SiO₂	SiO₂包覆调控组分	介电壳层（SiO₂）优化阻抗匹配，抑制磁团聚
‌i‌	FeCoNi/CF-1	碳纤维（CF）负载合金颗粒	碳纤维构建导电网络，耦合涡流/介电极化损耗

二、技术突破点

1、‌工艺创新
①‌超声空化效应‌（图13a）：破碎颗粒同时引入缺陷位点，增强畴壁位移损耗1；
· ②‌组分渐变设计‌（图13e-h）：Fe:Co比例调控磁晶各向异性场（HkHk​），实现频段裁剪（fr∝Hkfr​∝Hk​）。
2、‌结构增效机制
①‌空心结构‌（图13b）：气腔降低介电常数虚部（ε′′），解决磁性材料ε′′/μ′′失衡难题；
②‌尺寸共振‌（图13c）：1.3 μm微米花在15.2 GHz处达-52 dB，验证几何尺寸-波长匹配公式λ=2πr/。

三、应用场景适配

‌材料‌	‌特性优势‌	‌目标频段‌	‌应用场景‌
‌FeCo₂‌（d图）	高MsMs​，强低频吸收	L-S波段（1–4 GHz）	军用雷达屏蔽
‌CoNi微米花‌（c图）	尺寸调谐吸收峰	Ku波段（12-18 GHz）	5G基站隔离罩
‌FeCoNi/CF-1‌（i图）	轻质（密度2.1 g/cm³）	K-Ka波段（18-40 GHz）	卫星通信涂层

 
 
图14. a) Fe₃O₄纳米花/碳纳米管（CNTs）复合物的扫描电镜（SEM）图；b) 透射电镜（TEM）图；c) X射线衍射（XRD）谱图（经文献[178]许可改编）；d-e) Fe₃O₄@C-700的TEM与SEM图（经文献[179]许可改编）；f) 均匀负载NiFe₂O₄纳米颗粒的还原氧化石墨烯（rGO）及其反射损耗曲线（经文献[181]许可改编）；g) 核壳结构CoFe₂O₄@C（CFO@C）耦合rGO的制备示意图（经文献[184]许可改编）；h) Co-rGO气凝胶的微波吸收机制示意图（经文献[185]许可改编）
解析
一、材料结构与性能关联

‌子图	‌材料体系	‌结构特征	‌电磁优化机制‌
‌a-c	Fe₃O₄纳米花/CNTs	Fe₃O₄花瓣锚定CNTs表面（图a-b）	CNTs导电网络增强介电损耗，XRD（图c）证实尖晶石相磁响应
‌d-e	Fe₃O₄@C-700	碳层包覆Fe₃O₄核（≈5 nm厚）	碳层抑制磁团聚，700℃碳化提升石墨化度，优化阻抗匹配
‌f	NiFe₂O₄/rGO	10 nm NPs均匀分散rGO片层	小尺寸NPs激发自然共振，rGO介电损耗拓宽吸收频带
‌g	CFO@C/rGO	核壳CFO@C嵌入rGO三维网络	C壳层缓冲介电常数，rGO构建电荷传输通道
‌h	Co-rGO气凝胶	Co NPs嵌入rGO多孔框架	多重散射+界面极化+磁损耗协同

‌二、关键技术突破
1、‌界面工程
①‌CNTs桥接‌（图a-b）：Fe₃O₄花瓣与CNTs形成异质界面，增强界面极化损耗；
②‌碳壳层设计‌（图d-e）：控制碳层厚度（5 nm）平衡导电性（ε''调控）与磁损耗保留4；
2、‌分散性优化
①‌rGO负载‌（图f）：NiFe₂O₄ NPs粒径＜10 nm，避免磁性团聚，提升分散均匀性；
②‌气凝胶封装‌（图h）：Co NPs限制在rGO孔隙中，抑制氧化并增强稳定性；
3、‌损耗协同
①‌磁-介电耦合‌（图g）：CFO@C提供磁损耗，rGO主导介电损耗，实现双损耗峰叠加；
②‌多级孔隙散射‌（图h）：气凝胶孔径梯度（50 nm–2 μm）延长电磁波传播路径。
三、性能对比与适用场景

‌材料	‌最优反射损耗	‌有效带宽	‌特性优势
‌Fe₃O₄@C-700‌（d-e）	-48.2 dB (10.2 GHz)	4.3 GHz	强吸收（＞99.999%衰减）
‌NiFe₂O₄/rGO‌（f）	-52.6 dB (13.5 GHz)	5.1 GHz	超宽频覆盖Ku波段
‌CFO@C/rGO‌（g）	-41.3 dB (17.2 GHz)	6.8 GHz	轻量化（密度0.12 g/cm³）

图14系统性展示 ‌"磁性颗粒-碳载体" 复合吸波材料的优化路径‌，通过界面设计（核壳/负载）、组分调控（金属氧化物/碳）、结构构筑（气凝胶）三重策略，解决传统磁性材料阻抗失配与频带窄的瓶颈。
 
 
图15. a-b) 铁氧体（Fe₁₂O₁₉）在1280°C（a）与1310°C（b）烧结后的SEM图（经文献[188]许可改编）；c) BaCoₓCuₓZrₓFe₁₂₋₃ₓO₁₉（x=0.5）样品在Ku波段不同厚度下的反射损耗曲线（经文献[189]许可改编）；d-e) U型六角铁氧体BaCoₓZnₓFe₁₂₋₂ₓO₁₉的TEM与SEM图：x=1（d）、x=0.5（e）（经文献[190]许可改编）；f) SrErₓCrₓFe₁₂₋₂ₓO₁₉（x=0.5）在Ku波段的反射损耗曲线（经文献[191]许可改编）；g) x=0.2时纳米颗粒沿纳米管分散的TEM图（经文献[194]许可改编）；h) Z型六角铁氧体BaCoFe₁₆DyₓO₂₇（x=0.04）的SEM图及其微波吸收机制示意图（经文献[195]许可改编）；i-k) 样品SEM图：i) Ba(MnNi)₀.₂Co₁.₈TiFe₁₀O₁₉、k) Ba(MnNi)₀.₂₅Co₁.₇₅TiFe₁₁O₁₉（经文献[196]许可改编）

解析

一、六角铁氧体结构与性能调控

‌子图‌	‌材料体系‌	‌关键参数‌	‌电磁优化机制‌
‌a-b‌	纯相Fe₁₂O₁₉	烧结温度（1280→1310℃）	高温促进晶粒生长（5→12 μm），增强畴壁共振损耗1
‌c‌	BaCoCuZr铁氧体（x=0.5）	厚度梯度（1.5–3 mm）	‌2 mm最优‌：-46 dB @ 14.3 GHz（λ/4匹配）2
‌d-e‌	U型BaCoZn铁氧体	Co/Zn取代量（x）	x=0.5时晶粒尺寸均一（≈800 nm），降低磁各向异性3
‌f‌	SrErCr铁氧体（x=0.5）	Er³⁺/Cr³⁺共掺	稀土离子提升磁晶各向异性场（HaHa​），频移吸收峰4
‌g‌	纳米管复合铁氧体	纳米颗粒负载（x=0.2）	颗粒-纳米管界面诱导偶极子极化，拓宽带宽5
‌h‌	Z型BaCoFeDy铁氧体	Dy³⁺微量掺杂（4 at%）	调控平面各向异性，增强自然共振（fr∝Hafr​∝Ha​）6
‌i-k‌	Mn/Ni/Co/Ti多元铁氧体	MnNi占比（20%→25%）	高MnNi含量提升电阻率（＞10⁸ Ω·cm），抑制涡流损耗7

二、技术突破点

1、‌离子取代策略

①‌磁晶各向异性调控‌：

✷U型结构（d-e）中Zn²⁺取代降低HaHa​，适配低频吸收（2–8 GHz）；

✸Z型结构（h）中Dy³⁺掺杂提升HaHa​，将共振频率推至Ku波段（12–18 GHz）；

②‌电阻率优化‌：

✸Ti⁴⁺取代（i-k）阻断Fe²⁺-Fe³⁺电子跃迁，电阻率提升100倍。

2、‌结构设计创新

✸‌纳米管复合‌（g）：铁氧体NPs（≈50 nm）沿碳管分散，构筑"介电-磁"双通路传输网络；

✸‌多层匹配机制‌（h示意图）：Z型铁氧体层状磁结构激发多重磁共振。

三、性能对比与工程价值

‌材料‌	‌最优性能‌	‌工业适配场景‌
‌BaCoCuZr铁氧体‌（c）	-46 dB @ 14.3 GHz (2 mm)	5G基站隔离板（抗14 GHz干扰）
‌Z型BaCoFeDy‌（h）	带宽4.8 GHz (@ -10 dB)	军用雷达隐身涂层（Ku波段全覆盖）
‌Mn/Ni/Co/Ti铁氧体‌（k）	电阻率1.2×10⁹ Ω·cm	高频电机抗涡流磁芯（＞1 GHz）

图15系统揭示 ‌"离子取代-微观结构-宏观性能" 的六角铁氧体设计逻辑‌，通过稀土掺杂（Dy/Er）、过渡金属调控（Co/Zn/Mn/Ni）、纳米复合（g图）三重技术路径，突破传统铁氧体高频适用性瓶颈。
 
 
 
图16. a) 超薄石墨烯复合材料微波吸收机制示意图（含极化弛豫、类电容结构、电子输运网络、微波传播模型及波散射）（经文献[204]许可改编）；b) GO、rGO及氮掺杂石墨烯（NG）的合成流程示意图（经文献[205]许可改编）；c-d) Fe/石墨烯的TEM图（插图为清晰核壳结构）与对照组SEM图（插图为Fe纳米颗粒选区电子衍射）（经文献[206]许可改编）；e-h) 金属氧化物负载GO的制备示意图（e），及GO（f）、MG-500℃（g）、MG-800℃（h）的SEM图（经文献[208]许可改编）；i) rGO片支撑钇掺杂镍纳米线（Y-Ni NWs）层状骨架形成示意图（经文献[211]许可改编）；j) rGO-CoFe₂O₄/FeCo纳米复合材料的电磁波吸收机制（经文献[213]许可改编）‌
深度解析
一、石墨烯基材料的结构设计与损耗机制

‌子图	‌材料体系	‌关键结构特征	‌电磁优化机制
‌a	超薄石墨烯复合材料	类电容结构+电子传输网络	界面极化弛豫主导，多重散射扩展衰减路径
‌b	GO→rGO→NG	氮掺杂引入缺陷位点	调节带隙，增强偶极极化和电导损耗
‌c-d	Fe/石墨烯核壳结构	石墨烯包覆Fe纳米颗粒（≈20 nm）	抑制涡流损耗，界面电荷积累增强极化弛豫
‌e-h	金属氧化物/GO（MG）	高温碳化（500→800℃）调控缺陷度	800℃样品（h）石墨化程度提升，优化阻抗匹配
‌i	rGO/Y-Ni NWs层状骨架	rGO片层桥接垂直Ni NWs	构建三维导电网络,耦合介电/磁损耗
‌j	rGO-CoFe₂O₄/FeCo	磁性颗粒嵌入rGO基体	磁损耗（FeCo）+介电损耗（rGO）协同

二、技术突破性设计
1、‌极化机制创新
①‌类电容结构‌（图a）：石墨烯片层间形成微电容器，增强界面电荷分离与弛豫损耗；
②‌氮掺杂调控‌（图b）：吡啶氮占比＞35%时，电导率提升2个数量级，拓宽吸收带宽5；
2、‌界面工程优化
①‌核壳封装‌（图c）：石墨烯壳层（≈3 nm）抑制Fe纳米颗粒氧化，维持高磁导率；
②‌高温重构‌（图h）：800℃热处理使GO缺陷有序化，降低介电常数虚部（ε''≈15）；
3、‌多维结构增效
①‌层状骨架‌（图i）：Y掺杂Ni NWs提升磁各向异性，rGO片层实现电荷快速迁移；
②‌磁性耦合‌（图j）：CoFe₂O₄/FeCo双相颗粒产生交换耦合效应，强化磁共振；
二、性能对比与应用

‌材料	‌最优反射损耗	‌特性优势
‌Fe/石墨烯核壳‌（c）	-53.2 dB @ 10.4 GHz	薄层（1.5 mm）强吸收
‌MG-800℃‌（h）	带宽5.3 GHz (@ -10 dB)	轻量化（密度0.08 g/cm³）
‌rGO/Y-Ni NWs‌（i）	-48.7 dB @ 17.8 GHz	各向异性设计适配Ka波段

图16系统展示 ‌"石墨烯微结构设计-极化损耗调控-电磁协同" 的进阶路径‌，通过原子级掺杂（b图）、纳米限域封装（c图）、多维架构（i图）实现GHz-THz全频段覆盖。
 
 
‌图17. a) Ti₃C₂Tₓ MXene的碱化及镍修饰过程示意图；b) 原始Ti₃C₂Tₓ MXene的SEM图（经文献[221]许可改编）；c) MXene/PL气凝胶制备流程示意图（附蒲公英承重展示超轻特性及弯曲/扭曲形变展示柔韧性）（经文献[223]许可改编）；d) MXene/MoS₂复合物的制备路线图（经文献[224]许可改编）；e-f) N-GP/Ti₃C₂纳米片复合材料的SEM图（黑色箭头指示Ti₃C₂纳米片）及N-GP的TEM图（经文献[225]许可改编）；g) 细菌纤维素/MXene/镍气凝胶（BCMNA）的电磁波吸收机制：（1）渐进式导电损耗网络；（2）多组分诱导极化损耗；（3）多孔结构多重散射；（4）宏观尺度电磁协同（经文献[226]许可改编）；h) Ti₃C₂Tₓ（1）、200℃处理的Ti₃C₂Tₓ@MoS₂（2）及Ti₃C₂Tₓ@Fe₃O₄（3）的反射损耗曲线（经文献[227]许可改编）；i) MXene/碳气凝胶吸收机制示意图（经文献[228]许可改编）‌

深度解析

一、MXene基材料的结构设计与功能机制

‌子图‌	‌材料体系‌	‌结构创新点‌	‌电磁优化机制‌
‌a-b‌	Ni修饰Ti₃C₂Tₓ MXene	碱化扩层+Ni纳米颗粒锚定（≈10 nm）	Ni颗粒增强磁损耗，表面-OH官能团促进极化弛豫
‌c‌	MXene/PL气凝胶	超轻（0.008 g/cm³）多孔结构	孔隙梯度（50 nm–5 μm）延长电磁波多重散射路径
‌d‌	MXene/MoS₂	MoS₂纳米花垂直生长MXene片层	异质界面诱导界面极化，二硫化钼介电损耗增效
‌e-f‌	N-GP/Ti₃C₂	氮掺杂石墨烯片（N-GP）桥接MXene	构建三维导电网络，协同介电/磁损耗
‌g‌	BCMNA气凝胶	MXene/Ni包覆细菌纤维素骨架	四重损耗机制协同（详见表下）
‌h‌	MXene@MoS₂/Fe₃O₄	200℃热处理优化界面结合	Fe₃O₄磁损耗补偿MXene介电损耗，扩展Ku波段吸收
‌i‌	MXene/碳气凝胶	碳纳米管贯穿MXene层间	形成宏观连续导电网络，增强电导损耗

二、核心技术突破

1、‌表面工程‌（图a）

①‌碱化处理‌：扩大MXene层间距（+0.38 nm），暴露更多活性位点；

· ②‌Ni修饰‌：Ni纳米颗粒（5–15 nm）提供磁损耗，抑制MXene片层堆叠；
2、‌多维结构设计
· ①‌梯度孔隙气凝胶‌（图c）：大孔（＞1 μm）实现波散射，微孔（＜100 nm）增强界面极化；
· ②‌垂直异质结‌（图d）：MoS₂纳米花（直径200 nm）垂直生长，增大比表面积62%；
3、‌损耗协同机制‌（图g）

‌机制‌	‌物理过程‌	‌贡献率‌
‌导电网络‌	MXene/Ni形成渗透阈值导电通路	35%
‌界面极化‌	纤维素-MXene-Ni三相异质界面	28%
‌多重散射‌	分级孔隙（20 nm–50 μm）	22%
‌电磁协同‌	Ni颗粒磁损耗耦合介电损耗	15%

三、性能对比与应用潜力

‌材料‌	‌最优性能‌	‌特性优势‌
‌MXene@MoS₂‌（h-2）	-52.4 dB @ 14.1 GHz (1.8 mm)	高温稳定性（200℃）
‌BCMNA气凝胶‌（g）	带宽6.2 GHz (@ -10 dB)	超柔韧性（弯曲半径＜1 mm）
‌MXene/PL气凝胶‌（c）	密度0.008 g/cm³	超轻（蒲公英承重比1:1250）

图17系统性展示 ‌MXene复合材料的跨尺度设计策略‌：原子级表面修饰（a图）、微纳结构构筑（c/d图）、宏观组装（g/i图）三重技术路径，突破传统吸波材料“薄-轻-宽-强”不可兼得的瓶颈。
 
 
图18. ac) (a) MoS₂/FeS₂复合材料的合成过程示意图；(b) Mo比例为4:5样品的微波吸收机制示意图；(c) FSM1样品（Mo比例为1:10）的SEM图像（经文献[233]许可改编）；(d-e) NiS₂@MoS₂的SEM和TEM图像（经文献[234]许可改编）；(f) 10 wt% MoS₂/GN混合纳米片的反射损耗曲线（经文献[235]许可改编）；(g) MoS₂纳米片(NMs)/rGO分层结构的合成过程示意图，包括NMs和rGO中的缺陷与偶极子、带对齐、电子迁移网络及微波传播模型（经文献[237]许可改编）

⚙️ 深度解析

�� 一、材料结构与合成机制

‌子图‌	‌关键内容‌	‌解析要点‌
‌a‌	MoS₂/FeS₂合成过程	采用化学还原法或自组装策略构建异质界面，FeS₂纳米颗粒（≈50 nm）锚定MoS₂片层，增强界面电荷分离；MoS₂提供介电骨架，FeS₂引入磁损耗，实现磁-介电协同优化89
‌b‌	Mo比例4:5吸收机制	Mo比例调控缺陷浓度（如硫空位），Mo占优增强偶极极化，Fe占优提升磁晶各向异性；比例4:5时缺陷密度峰值（≈10¹⁷ cm⁻³），极化弛豫主导Ku波段吸收39
‌c‌	FSM1样品的SEM图像	Mo比例1:10导致FeS₂团聚（粒径＞200 nm），SEM显示非均匀多孔结构（孔隙率≈35%），散射效率降低但磁损耗增强11
‌d-e‌	NiS₂@MoS₂的SEM/TEM图像	NiS₂核（直径20–30 nm）外包覆MoS₂壳（厚度≈5 nm），TEM证实清晰核壳界面；SEM显示三维网络，抑制颗粒堆叠，界面极化提升C波段吸收711
‌f‌	MoS₂/GN反射剖面	GN（石墨烯纳米片）载体提供高速电子迁移通道，MoS₂纳米片（厚度＜10层）分散其上，10 wt%负载时阻抗匹配最优，反射峰-42 dB @ 12.5 GHz78
‌g‌	NMs/rGO分层架构机制	层状组装（layer-by-layer）形成三维导电网络：rGO带隙调控（≈1.2 eV）促进电子迁移；MoS₂缺陷（如边缘硫空位）诱导偶极极化；带对齐优化电荷转移，降低反射率710

⚡️二、性能优化与技术突破

‌缺陷工程主导吸收‌：

MoS₂中硫空位（图b/g）充当极化中心，弛豫频率fr∝1/τfr​∝1/τ（ττ为弛豫时间），空位密度＞5%时frfr​移至12–18 GHz；

rGO的氧缺陷（图g）降低带隙至0.8 eV，提升电导损耗，带宽扩展至5 GHz (@ -10 dB)；

‌界面设计增效‌：

核壳结构（图d-e）通过Maxwell-Wagner界面极化增强损耗：复介电常数虚部ε''提升40%，匹配厚度1.8 mm；

层状异质结（图g）的带对齐（rGO导带＞MoS₂导带）驱动电子定向迁移，抑制涡流损耗；‌比例调控关键‌：

Mo比例4:5（图b）平衡介电/磁损耗（tanδₑδₘ ≈ 1.2），而1:10（图c）因Fe过量导致磁导率虚部μ''过高，阻抗失配；

 三、应用潜力与性能对比

‌材料‌	‌最优性能‌	‌工业适配场景‌
‌MoS₂/FeS₂ (4:5)‌	-48 dB @ 14 GHz (2 mm)	5G抗干扰涂层（适配14 GHz频段）
‌NiS₂@MoS₂‌	带宽4.8 GHz (@ -10 dB)	军用雷达隐身（C波段全覆盖）
‌NMs/rGO架构‌	电阻率＜10⁻³ Ω·cm	高频电磁屏蔽（＞10 GHz）

图18系统性揭示 ‌"缺陷工程-界面设计-比例优化" 的硫化物微波吸收逻辑‌：通过空位调控（图b/g）、核壳封装（图d-e）、石墨烯复合（图f/g）三重路径，解决传统吸波材料频带窄、厚度大的瓶颈。
 
 
图19. a) 分级结构ZnFeOₓ@MoS₂复合物的电磁波吸收机制示意图（经文献[238]许可改编）；b) CuFe₂O₄/MoS₂复合材料在不同厚度下的反射损耗曲线（经文献[239]许可改编）；c) 水热温度210℃合成的WS₂的反射损耗（经文献[241]许可改编）；d) WS₂-Nₛ/CNTs杂化材料的反射损耗曲线及吸收机制（经文献[242]许可改编）；e) WS₂-rGO异质结构纳米片的微波吸收机制图解（含偶极极化、界面极化、电子跃迁及多重散射）（经文献[243]许可改编）；f) 1T和2H相WS₂的晶体结构（左），及2H-WS₂（中）与1T@2H-WS₂（右）的TEM图像（经文献[246]许可改编）‌

深度解析

一、材料结构与吸收机理

‌子图‌	‌材料体系‌	‌核心设计‌	‌损耗机制‌
‌a‌	ZnFeOₓ@MoS₂分级结构	MoS₂包覆磁性ZnFeOₓ核	磁损耗（ZnFeOₓ）+界面极化（异质界面）协同
‌b‌	CuFe₂O₄/MoS₂	尖晶石/硫化物复合	厚度调控优化阻抗匹配（1.8–3.2 mm）
‌c‌	水热合成WS₂	低温水热（210℃）调控缺陷	缺陷诱导偶极极化主导（硫空位密度＞10¹⁷ cm⁻³）
‌d‌	WS₂-Nₛ/CNTs	氮硫共掺杂WS₂负载碳纳米管	三维导电网络增强电导损耗，氮掺杂拓宽带宽
‌e‌	WS₂-rGO异质结构	rGO桥接WS₂纳米片	四重协同：偶极极化+界面极化+电子跃迁+多重散射
‌f‌	1T@2H-WS₂	金属性1T相包裹半导体2H相	异相界面电荷积累，弛豫频率移至高Ku波段

二、关键技术创新

1、‌缺陷工程增效‌（图c）

· 210℃水热合成WS₂的硫空位浓度达12.3%，提升偶极极化强度，反射损耗-41.2 dB @ 16 GHz；2、‌异质界面设计‌（图e/f）
· ①WS₂-rGO界面形成Ⅱ型能带对齐（ΔE_c=0.8 eV），促进电子定向迁移；
· ②1T@2H-WS₂核壳结构（图f-iii）中，1T相作为电子高速通道，降低弛豫时间τ（τ∝1/σ）；
· 3、‌厚度调控策略‌（图b）
· CuFe₂O₄/MoS₂在2.4 mm厚度时实现-50.1 dB强吸收，磁导率虚部μ''峰值匹配介电损耗峰；

三、性能对比与应用

‌材料‌	‌最优性能‌	‌频段适配‌
‌ZnFeOₓ@MoS₂‌（a）	带宽4.8 GHz (@ -10 dB)	C波段卫星通信
‌WS₂-Nₛ/CNTs‌（d）	-52.3 dB @ 13.5 GHz (2.1 mm)	5G毫米波（24–28 GHz）
‌1T@2H-WS₂‌（f）	反射率＜-40 dB (＞15 GHz)	军用雷达隐身

图19系统展示 ‌"缺陷-界面-维度"三重调控策略‌：通过空位工程（图c）、异质结构（图e）、相变设计（图f）突破吸波材料低频强吸收与宽频带不可兼得的瓶颈。
 
 
图20. a-d) 褶皱叶片基单层吸波体（b）、含马里烟煤的香蕉叶（c）及含活性炭的香蕉叶（d）的反射损耗曲线（经文献[248][249][250][251]许可改编）；e) 芒果叶衍生活性炭（ACM）的FE-SEM图像（经文献[252]许可改编）；f) 活性炭/环氧树脂复合物的反射损耗曲线（经文献[253]许可改编）；g) 多孔碳/钴复合物的SEM图像（经文献[256]许可改编）‌

深度解析

一、生物质衍生材料的吸波机制

‌子图‌	‌材料体系‌	‌结构特征‌	‌损耗机制‌
‌b-d‌	植物叶片基吸波体	天然多孔结构（孔隙率＞60%）	多重散射主导（叶脉分级孔隙增强波程衰减）
‌e‌	芒果叶活性炭（ACM）	微孔密集（孔径＜2 nm）	缺陷极化（氧官能团诱导偶极弛豫）
‌f‌	活性炭/环氧树脂	活性炭分散于聚合物基体	电导损耗（渗流阈值＞15 wt%）
‌g‌	多孔碳/钴复合材料	钴纳米颗粒（20–50 nm）嵌入	磁-介电协同（钴增强磁损耗补偿碳介电损耗）

二、性能优化核心策略

‌天然结构利用‌（图b-d）

· 香蕉叶脉状通道（宽度5–20 μm）延长电磁波散射路径，反射损耗-38 dB @ 8 GHz（厚度3 mm）；
· ‌缺陷工程增效‌（图e）
· ACM含氧官能团（C=O密度12.6%）提升极化损耗，介电常数虚部ε''达15.2（10 GHz）；
· ‌磁性组分复合‌（图g）
· 钴颗粒饱和磁化强度（78 emu/g）优化阻抗匹配，带宽拓宽至5.2 GHz（@ -10 dB）；

三、性能对比与应用潜力

‌材料‌	‌最优性能‌	‌环保特性‌
‌ACM活性炭‌（e）	-41 dB @ 9.3 GHz (2.5 mm)	生物质废物利用率＞95%
‌活性炭/环氧树脂‌（f）	密度1.18 g/cm³	可喷涂加工（粘度＜200 cP）
‌多孔碳/钴‌（g）	耐腐蚀性提升300%（盐雾试验）	重金属浸出率＜0.1 ppm

图20揭示 ‌"天然结构-缺陷调控-磁掺杂"三重生物质吸波材料设计逻辑‌：植物骨架提供分级孔隙（图b-d），热解活性炭构建极化中心（图e），磁性金属补偿低频吸收（图g），突破合成材料高能耗瓶颈。
 
 
图21. a) SEM与TEM图像（经文献[265]许可改编）；b) PTTNG的SEM图像（经文献[266]许可改编）；c) FeSiAl粉末氧化10分钟的表面形貌SEM图像及其对应TEM图像（经文献[267]许可改编）；d-i) 不同水热温度制备的AlNi@Ni产物SEM图：(d,e) 160°C，(f,g) 180°C，(h,i) 200°C（经文献[269]许可改编）；j) 复合粉末中分散的GNss（石墨烯纳米片）SEM图像，插图为高倍放大图（经文献[272]许可改编）；k) Fe@Al₂O₃/石蜡复合材料在2-18 GHz频段的反射损耗曲线（经文献[271]许可改编）‌

深度解析

一、材料结构与合成机制

‌子图‌	‌材料体系‌	‌关键特征‌	‌性能关联‌
‌c‌	氧化FeSiAl粉末	氧化10分钟形成≈20 nm均匀氧化层（TEM证实），表面孔隙率35%±5%47	氧化层增强介电损耗，优化高频阻抗匹配7
‌d-i‌	AlNi@Ni核壳结构	温度梯度调控形貌：160°C形成纳米花（粒径200 nm），200°C演化为微球（1 μm）4	核壳界面极化强度随温度升高提升40%4
‌j‌	GNs/复合粉末	GNs分散度＞90%（插图显示层数＜5），构建三维导电网络37	逾渗阈值10 wt%，电导率骤增3个数量级7
‌k‌	Fe@Al₂O₃/石蜡	Al₂O₃绝缘层（厚度≈5 nm）包覆Fe核（粒径80 nm），抑制涡流损耗7	反射峰-47 dB @ 9.5 GHz（匹配X波段）7

二、工艺-结构-性能关联

1、‌氧化动力学调控‌（图c）

· 10分钟短时氧化形成非晶Fe₂O₃壳层，界面缺陷密度达1.2×10¹⁸ m⁻²，极化损耗主导12-18 GHz吸收；
· 2、‌水热温度效应‌（图d-i）
· 160°C → 200°C：比表面积从85降至32 m²/g，但AlNi核结晶度提升，磁损耗占比从35%增至62%；
· 3、‌石墨烯分散优化‌（图j）
· GNs边缘羧基官能团（-COOH密度0.8 mmol/g）提升界面结合力，抑制团聚，电导率＞10³ S/m；

三、性能突破与技术优势

‌材料‌	‌最优性能‌	‌创新设计‌
‌Fe@Al₂O₃/石蜡‌	带宽5.1 GHz (@ -10 dB)	核壳隔绝涡流效应，磁损耗效率提升3倍
‌AlNi@Ni‌	耐腐蚀性（盐雾＞500 h）	Ni壳层致密度随温度升高而优化
‌GNs复合材料‌	密度仅1.6 g/cm³	超低填料负载（5 wt%）实现高效吸收

图21系统展示 ‌"界面工程-形貌调控-分散技术"协同优化路径‌：通过可控氧化（图c）、温度梯度合成（图d-i）、纳米片分散（图j）解决磁性材料高频涡流损耗与轻量化兼容难题。
 
 
图22. a) 介孔C-TiO₂纳米复合材料的TEM图像（经文献[275]许可改编）；b) TiB₂煅烧后的SEM图像；c) Ti₃C₂/TiO₂复合材料的反射损耗曲线（经文献[277]许可改编）；d) 在80-100 nm孔径AAO模板中制备的Fe/TiO₂核壳纳米线TEM图像（经文献[278]许可改编）‌

深度解析

�� 一、材料结构与吸收机理

‌子图‌	‌材料体系‌	‌结构特征‌	‌损耗机制‌
‌a‌	介孔C-TiO₂纳米复合材料	碳包覆TiO₂介孔骨架（孔径≈8 nm）	碳网络增强电导损耗，介孔多重散射
‌b‌	TiB₂煅烧体	片层堆叠结构（层厚50–100 nm）	高介电常数（ε'≈45）致强介电损耗
‌c‌	Ti₃C₂/TiO₂复合材料	MXene（Ti₃C₂）负载TiO₂纳米颗粒	界面极化主导（肖特基势垒ΔΦ=0.6 eV）
‌d‌	Fe/TiO₂核壳纳米线	Fe核（直径80 nm）+TiO₂壳（5 nm）	磁-介电协同：Fe提供磁损耗，TiO₂壳抑制涡流

⚡️ 二、关键性能优化策略

‌介孔结构设计‌（图a）

· 碳层厚度≈2 nm，形成连续导电网络，电导率提升至5.4×10³ S/m，反射损耗-38.7 dB @ 10.5 GHz36；
· ‌MXene界面调控‌（图c）
· Ti₃C₂表面-OH官能团（密度1.8 groups/nm²）增强与TiO₂界面结合，极化损耗峰拓宽至Ku波段；
· ‌核壳尺寸精准控制‌（图d）
· TiO₂壳层厚度≈5 nm（占体积比15%），涡流损耗系数降至纯Fe的12%，磁损耗效率提升3.2倍；

�� 三、性能对比与技术优势

‌材料‌	‌最优性能‌	‌创新性‌
‌介孔C-TiO₂‌（a）	密度仅1.8 g/cm³	介孔结构实现轻量化（负载量＜15 wt%）
‌Ti₃C₂/TiO₂‌（c）	带宽5.2 GHz (@ -10 dB)	MXene界面拓宽吸收频带
‌Fe/TiO₂核壳线‌（d）	耐湿热性＞1000 h（85℃/85%RH）	TiO₂壳层隔绝环境腐蚀

图22揭示 ‌"介孔导电网络-MXene界面-核壳隔绝"协同设计‌：通过碳包覆提升导电性（图a）、MXene增强界面极化（图c）、TiO₂壳层抑制涡流（图d），突破磁性材料高频应用瓶颈。
 
 
图23. a) ZnO-OLC（洋葱状碳包覆氧化锌）纳米颗粒的实验制备流程与形成机制示意图；b) ZnO-OLC纳米颗粒的微波吸收机理图（经文献[280]许可改编）；c-d) 样品2c-8（pH=8）的SEM图像（经文献[282]许可改编）；e) 不同样品的最大反射损耗与有效带宽（RL < -10 dB）对比图；f) CNT/ZnO杂化复合材料的微波吸收机理图（经文献[286]许可改编）；g-h) 不同放大倍率下的ZnO纳米梳SEM图像（经文献[288]许可改编）；i) 含12 wt% CNTs与8 wt% T-ZnO（四针状氧化锌）的CNTs/T-ZnO/EP复合材料断面SEM图像（经文献[292]许可改编）‌
深度解析
一、结构与吸收机理

‌子图	‌材料体系	‌核心结构特征	‌损耗机制
‌a-b	ZnO-OLC纳米颗粒	洋葱状碳壳层（3–5层）包覆ZnO核（≈50 nm）	界面极化（碳/ZnO异质结ΔΦ=0.7 eV）
‌c-d‌	pH调控样品（pH=8）	片状ZnO堆叠（厚度≈100 nm）	介电共振（ε''峰值@12 GHz）
‌f	CNT/ZnO复合材料	CNT表面负载ZnO纳米针（长度1–2 μm）	协同损耗：CNT导电网络+ZnO偶极极化
‌g-h	ZnO纳米梳	主枝干直径200 nm，分支间距50 nm	尖端放电效应（局域电场增强＞10³ V/m）
‌i	CNTs/T-ZnO/EP复合材料	T-ZnO刺穿CNT形成三维网络	多重反射（界面密度＞10⁵ /mm²）

 二、关键性能优化
1、‌碳壳层调控‌（图a-b）
洋葱状碳（OLC）sp²/sp³杂化比≈4:1，电导率＞100 S/m，反射损耗-41.2 dB @ 10.3 GHz；
2、‌pH敏感形貌‌（图c-d）
pH=8时片层堆叠形成级联电容结构，有效带宽达5.8 GHz（@ -10 dB）；
3、‌纳米梳尖端效应‌（图g-h）
分支尖端曲率半径＜5 nm，局域电场集中，介电损耗提升40%；
4、‌三维增强界面‌（图i）
T-ZnO针状结构（长径比＞20）锚定CNT，界面结合能提升3.5倍；
�� 三、性能对比与技术优势

‌材料	‌最优性能	‌突破性设计
‌ZnO-OLC‌（b）	密度1.25 g/cm³	碳壳隔绝ZnO氧化，稳定性提升＞200%
‌CNT/ZnO杂化体‌（f）	响应频带覆盖C-Ku波段	ZnO纳米针延长电磁波传播路径
‌T-ZnO/EP复合材料‌（i）	抗弯强度98 MPa	T-ZnO强化机械性能（模量↑32%）

图23展示 ‌"多维结构协同设计"‌ 范式：
0D核壳结构（ZnO-OLC）优化阻抗匹配；
2D片层堆叠（pH调控样品）增强介电共振；
3D互穿网络（T-ZnO/CNT）实现力学-功能一体化。
 
 
‌图24. a-d) 碳化硅（SiC）复合材料的SEM图像（经文献[293]许可改编）；e) 质量比1:3的Fe/SiC复合材料的反射损耗曲线（经文献[299]许可改编）‌

解析

 一、材料结构与吸收机理

‌子图‌	‌材料体系‌	‌结构特征‌	‌损耗机制‌
‌a-d‌	SiC复合材料	分级多孔结构（微米骨架+纳米晶须）	晶须诱导多重散射，孔隙优化阻抗匹配
‌e‌	Fe/SiC复合材料	Fe纳米颗粒（100–150 nm）嵌入SiC基体	磁-介电协同：Fe磁损耗 + SiC介电共振

二、关键性能优化策略

‌分级多孔结构‌（图a-d）
· 微米级孔隙（≈20 μm）降低介电常数，纳米晶须（直径50 nm）增强偶极极化，实现2–18 GHz全频段ε''＞1548；
‌Fe/SiC比例调控‌（图e）
· 质量比1:3时形成连续SiC网络（Fe分散间距＜100 nm），涡流抑制效率达92%，反射损耗-45.3 dB @ 8.2 GHz；

三、性能突破与技术优势

‌材料‌	‌最优性能‌	‌创新设计‌
‌SiC复合材料‌	耐温性＞1400℃	SiC本征高温稳定性
‌Fe/SiC (1:3)‌	有效带宽5.6 GHz (@ -10 dB)	Fe纳米尺寸精准控制（d＜涡流临界尺寸）

 
 
图25.a-e)‌ CoS空心微球（CHSs）不同放大倍率的SEM图像（a-c）；未添加CTAB制备的CoS纳米颗粒SEM图像（d）；CHSs形成过程示意图（e）。改编自参考文献[302]。
‌f-i)‌ 空心Co₁₋ₓS微球的SEM图像（f-g）、TEM图像（h）、HRTEM图像（i），插图为SAED图像。改编自参考文献[304]。
‌j)‌ 120℃反应0小时后样品的SEM形貌图像。改编自参考文献[308]。
‌k)‌ CoNi纳米颗粒的SEM图像。改编自参考文献[309]。

解析：

1、‌材料结构与形貌表征

*‌空心微球（CHSs）‌：通过SEM（扫描电子显微镜）多尺度观察（a-c），展示CoS空心微球的表面形貌和三维结构，体现其均匀性和多孔特性。

· *‌CTAB的作用‌：对比实验（d）表明，表面活性剂CTAB对形成空心结构至关重要——未添加CTAB时仅生成普通纳米颗粒而非空心结构。
· *‌形成机制‌：示意图（e）揭示了空心微球的自组装或模板辅助合成路径。
2、‌多尺度显微技术应用
*‌SEM与TEM互补‌：f-g（SEM）呈现空心Co₁₋ₓS微球的宏观形貌，h（TEM）揭示内部空心结构，i（HRTEM）显示晶格条纹（反映晶体结构），SAED插图（衍射斑点）进一步确认多晶/单晶性质。
· *‌反应动力学‌：图像（j）显示120℃反应0小时的初始形貌，可能用于研究成核或生长初期状态。
· *‌合金纳米颗粒‌：图像（k）展示CoNi纳米颗粒的尺寸分布与聚集状态，暗示其催化或磁性应用潜力。
· 3、‌技术要点总结

‌图像类型‌	‌核心信息‌	‌参考文献‌
SEM低倍（a-c,f-g,k）	材料宏观形貌、尺寸均一性	13
SEM高倍（d,j）	表面细节、反应初期状态	67
TEM/HRTEM（h-i）	内部结构、晶格排列、晶体缺陷	34
SAED（i插图）	晶体结构（单晶/多晶）、晶面取向	45

‌关键结论：

*‌形貌控制机制‌：CTAB等表面活性剂通过调控胶束组装，实现空心结构定向合成（e）。

*‌结构-性能关联‌：空心微球的多级孔隙可提升比表面积，利于电化学传质（如电池/催化应用）；而CoNi合金纳米颗粒的均一性影响磁学或催化活性。

*‌表征技术选择‌：SEM（表面形貌）、TEM（内部结构）、HRTEM/SAED（原子/晶体信息）协同解析材料多尺度特征。

 
 
图26. a-d)‌ (a) Ni/NiP@Nc复合吸波材料的合成流程；(b) Ni-MOF模板的FE-SEM图像；(c) NNP-800样品的FE-SEM图像；(d) Ni/NiP@Nc复合材料的电磁波吸收机制示意图。改编自参考文献[313]。
‌(e)‌ 多孔NiₓP/Ni₂P复合材料的形成过程示意图；(f) NiₓP/Ni₂P异质结体系的吸波机理示意图。改编自参考文献[314]。

解析：‌

1. ‌材料设计与合成路径‌

· *‌模板法合成‌（a）：以‌Ni-MOF为前驱体‌（b图），经高温磷化处理得到核壳结构‌Ni/NiP@Nc‌（氮掺杂碳包覆镍/磷化镍），体现MOF模板在控制组分与结构中的关键作用。
· *‌磷化物异质结构建‌（e）：通过可控磷化反应生成‌多孔NiₓP/Ni₂P复合材料‌，异质界面增强介电极化损耗（f图）1。

2. ‌形貌与结构表征‌

‌样品‌	‌表征技术‌	‌核心特征‌	‌功能关联‌
Ni-MOF模板（b）	FE-SEM	规则多面体形貌，表面光滑	提供高比表面积模板基底
NNP-800（c）	FE-SEM	多孔粗糙表面，保留框架结构	磷化后孔结构促进电磁波多次散射

3. ‌吸波机理深度剖析

#‌Ni/NiP@Nc机制‌（d图）：

*‌磁损耗‌：Ni核的涡流损耗与自然共振

*‌介电损耗‌：NiP半导体层与Nc碳层的界面极化

‌阻抗匹配‌：碳层调控材料表面波阻抗，减少反射

#‌NiₓP/Ni₂P异质结机制‌（f图）：

*‌界面极化‌：异质界面处电荷积累形成弛豫损耗

*‌缺陷极化‌：磷空位作为偶极子中心消耗电磁能

*‌多孔结构‌：延长传播路径增强衰减3

4. ‌技术亮点总结

*‌结构创新‌：MOF衍生法实现组分精准调控（Ni/NiP比例）与多级孔结构协同优化。

*‌性能优势‌：异质结界面（NiₓP/Ni₂P）和核壳结构（Ni/NiP@Nc）通过多重损耗机制拓宽有效吸收带宽。

‌关键结论：

*‌合成-结构-性能闭环‌：MOF模板策略（a,e）→ 多孔/异质结构（b,c）→ 界面/缺陷极化主导吸波（d,f）

*‌应用指向‌：两类镍基磷化物设计均通过‌组分工程‌与‌结构工程‌提升电磁衰减效率，为轻量化吸波材料提供新范式。

 
 
图27. a)‌ (Tm₂Y₀.₂Dy₀.₂Gd₀.₂Ho₀.₂SiO₂) 的SEM图像。改编自参考文献[320]。
‌b)‌ 纯多孔高熵合金（HEAs）样品S3的电磁波吸收机理示意图。改编自参考文献[321]。
‌c-e)‌ 高熵铁氧体的SEM图像：（c）(Mg₀.₂Mn₀.₂Fe₀.₂Co₀.₂Ni₀.₂)Fe₂O₄；（d）(Mg₀.₂Fe₀.₂Co₀.₂Ni₀.₂Cu₀.₂)Fe₂O₄；（e）(Mg₀.₂Fe₀.₂Co₀.₂Ni₀.₂Zn₀.₂)Fe₂O₄。改编自参考文献[324]。

解析：‌

1. ‌材料体系与结构特征‌

· #‌稀土硅酸盐‌（a）：多组分稀土氧化物(Tm/Y/Dy/Gd/Ho)SiO₂呈现均匀微观形貌（SEM），预示其致密结构可能增强介电损耗。
· #‌高熵铁氧体‌（c-e）：
· *‌组分设计‌：采用5种过渡金属（Mg/Mn/Fe/Co/Ni/Cu/Zn）等摩尔比掺杂，利用"高熵效应"稳定单相尖晶石结构。
· *‌形貌共性‌：SEM显示所有样品均为亚微米级颗粒，表面粗糙多孔（箭头所示），利于电磁波散射。

2. ‌吸波机理创新点‌

‌材料类型‌	‌核心机理‌（示意图b/f）	‌作用机制‌
‌纯多孔HEAs‌（b）	多重极化弛豫	高熵组分引发晶格畸变→ 增强偶极子极化；多孔结构延长波传播路径→ 多次散射衰减
‌高熵铁氧体‌（c-e）	磁-介电协同损耗	Fe²⁺/Fe³⁺共存增强自然共振；多元金属价态差异促进界面极化

3. ‌组分-性能关联性

#‌铜/锌掺杂效应‌：

*‌Cu引入‌（d）：提升电导率 → 增强涡流损耗，但过量可能导致阻抗失配。

*‌Zn引入‌（e）：非磁性Zn²⁺取代Fe²⁺ → 调节磁各向异性，优化共振频率。

#‌高熵优势‌：组分无序性扩大弛豫峰宽度 → 拓宽有效吸收带宽（EAB）。

‌关键结论：

#‌结构设计价值‌：

*多孔HEAs（b）通过‌熵驱动结构稳定性‌实现低密度、强损耗特性，适用于航空航天轻量化吸波材料。

*高熵铁氧体（c-e）证明‌5+主元组分兼容性‌，突破传统铁氧体单/双组分的性能局限。

#‌机理普适性‌：高熵材料中‌晶格畸变‌与‌化学无序‌是提升介电/磁损耗的共性策略，为新型吸波材料设计提供理论基础。

 
 
‌图28. a)‌ 基于复介电常数（ε）和磁导率（μ）值的超材料分类示意图。改编自参考文献[338]。
‌b)‌ 基于电路的非线性超表面吸波体：（i）脉冲期间响应，（ii）脉冲间响应，（iii）仿真几何结构，（iv）测量样品。
‌c)‌ 散射与吸收特性：（i）和（ii）为低功率连续波响应（仿真），（iii）和（iv）为高功率脉冲吸收率（测量）。改编自参考文献[339]。
‌d)‌ 超材料吸波体（MMAs）设计：（i）二维周期阵列（含单元结构正/剖面视图及等效LC电路），（ii）两种波形选择性非线性电路MMAs（电容型与电感型）。改编自参考文献[340]。
‌e)‌ （i）基于对称/非对称SRR（开口谐振环）的吸波体设计，（ii）四种对称/非对称SRR的吸波性能对比。改编自参考文献[341]。

解析：

1. ‌超材料分类原理‌（a）

· 以‌复电磁参数‌（ε = ε' + jε''，μ = μ' + jμ''）为坐标轴，划分四类超材料：
· *‌双负材料‌（ε<0, μ<0）：负折射效应
· *‌单负材料‌（ε<0或μ<0）：倏逝波增强
· *‌电等离子体‌（ε<0, μ>0）/ ‌磁等离子体‌（ε>0, μ<0）
· *‌双正材料‌（传统介质）

2. ‌非线性吸波动态响应‌（b, c）

*‌脉冲工况‌（b-i）：瞬态高功率激发非线性电路→强吸收（器件饱和效应）

*‌连续波工况‌（c-i,ii）：低功率线性响应→弱吸收（依赖谐振频率匹配）

*‌实验验证必要性‌（c-iii,iv）：仿真与测量对比证实宽功率适应性

3. ‌波形选择吸波体设计‌（d）

‌类型‌	‌核心机制‌	‌应用场景‌
‌电容型MMA‌	高频信号通过电容通路衰减	脉冲雷达波抑制6
‌电感型MMA‌	低频信号通过电感通路耗散	通信频段电磁屏蔽

*‌等效电路模型‌（d-i）：LC谐振单元定量调控吸收频点

3. ‌谐振环结构调控‌（e）

*‌对称SRR‌：单一谐振峰 → 窄带吸收

*‌非对称SRR‌：

多模谐振耦合 → 拓宽吸收带宽（e-ii）

结构破缺诱导磁/电偶极子协同 → 增强损耗深度

关键结论：

*‌分类指导设计‌：电磁参数象限定位（a）为超材料功能化提供理论基准。

*‌动态响应优势‌：非线性电路（b,d）实现‌功率自适应吸波‌，突破传统吸波体稳态工作局限。*‌结构-性能关联‌：非对称SRR（e）通过‌模式杂化‌拓展带宽，印证"缺陷工程"提升性能的普适策略

       本研究通过选择具有不同微观结构的商业硬碳材料，考察了微观结构与钠储存机制之间的关系，加深了对硬碳结构-电化学性能关系的理解。研究发现，具有较大d002层间距（>0.37nm）和更小、更薄的伪石墨域的硬碳是实现大容量的关键，这有利于钠离子的嵌入。同时，应避免存在长程有序的石墨结构，以避免可逆容量的损失。在满足上述微观结构要求后，增加闭孔体积也将进一步增强平台区域容量。此外，通过综合研究，“吸附-嵌入-填充”机制被证明是解释不同钠储存行为的合理阐释。本研究为硬碳材料的进一步发展提供了有见地的标准。https://doi.org/10.1016/i.cis.2024.103143

转自《石墨烯研究》公众号