近年来，电磁波（EMW）吸收材料在减少电磁污染和军事隐身领域发挥着越来越重要的作用，其高性能开发备受研究者关注。传统磁性金属粒子虽具有高饱和磁化强度，但化学稳定性差、阻抗匹配不佳、分散性差及密度高等问题限制了其应用。相比之下，碳纳米管（CNTs）、碳纤维、石墨烯等碳材料因具有优异的导电性和界面极化而展现出良好的介电损耗，但其独特结构和大比表面积往往导致阻抗匹配差和吸收带宽窄。为解决这些问题，研究者将介电和磁性组件结合，制备出兼具双损耗机制和良好阻抗匹配的复合材料。其中，将金属粒子与碳材料复合成为提升电磁波吸收性能的有效途径。本研究通过溶剂蒸发和高温热解法，成功制备了N掺杂Co@碳纳米管（NCC）复合材料，该材料通过原位生长在Co颗粒上，形成了大量异质界面和缺陷，从而优化了阻抗匹配并增强了电磁衰减。本研究展示了NCC复合材料在电磁波吸收领域的巨大潜力，为开发高性能电磁波吸收材料提供了新途径。
 

图1. (a) DTOCeSS 合成示意图。
NCC800-1 的高分辨率 XPS 谱图：(f) C 1s, (g) N 1s, (h) O 1s, (i) Co 2p。
解析：
这段文字描述的是学术论文或报告中一张图（Fig.1）的内容说明。具体解析如下：
1.图1 (Fig.1): 这是指文档中的第一张图。
2.(a) DTOCeSS 合成示意图 (Schematic diagram (a) of the synthesis DTOCeSS):

• (a): 表示这是图1中的第一个子图（通常用a, b, c等字母标注）。
• 示意图 (Schematic diagram): 表明这个子图是一个简化的、示意性的图示，用于解释某个过程或结构。
• DTOCeSS 合成 (synthesis DTOCeSS): 说明这个示意图描述的是名为“DTOCeSS”的某种材料、结构或方法的合成（制备）过程。“DTOCeSS”是一个特定的名称或缩写（具体含义需结合上下文或文章定义）。

3.NCC800-1 的高分辨率 XPS 谱图 (high-resolution XPS spectra of NCC800-1):

• NCC800-1: 这是指某个具体的样品编号。根据之前的对话历史，它代表一种特定的“氮掺杂钴@碳纳米管”复合材料（可能是在800°C下制备的某个特定条件样品）。
• 高分辨率 (high-resolution): 表示这些XPS谱图具有较高的能量分辨率，能够更精细地分辨出谱峰，提供更准确的化学状态信息。
• XPS谱图 (XPS spectra): XPS是X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy）的缩写。这是一种用于分析材料表面元素组成和化学状态的表征技术。谱图（spectra）显示的是光电子强度随结合能变化的曲线。
• (f) C 1s, (g) N 1s, (h) O 1s, (i) Co 2p: 这四个标签(f), (g), (h), (i)分别表示图1中的另外四个子图。

• C 1s: 展示的是碳（Carbon）元素的1s轨道的光电子能谱。用于分析样品中碳的化学态（如C-C, C-O, C=O, O-C=O等）。
• N 1s: 展示的是氮（Nitrogen）元素的1s轨道的光电子能谱。用于分析样品中氮的掺杂状态或化学键合形式（如吡啶氮、吡咯氮、石墨氮、氧化氮等）。
• 1s: 展示的是氧（Oxygen）元素的1s轨道的光电子能谱。用于分析样品中氧的化学态（如金属氧化物中的晶格氧O²⁻、吸附氧/羟基氧-OH/O⁻、化学吸附水或表面有机含氧基团中的O=C等）。
• Co 2p: 展示的是钴（Cobalt）元素的2p轨道的光电子能谱。钴有2p3/2和2p1/2两个强峰以及可能的卫星峰，用于分析钴的化学价态（如Co⁰, Co²⁺, Co³⁺）和存在形式（如金属钴、氧化物、氢氧化物等）。

总结:
这段文字说明指出：

• 图1(a)展示了一个名为“DTOCeSS”的合成过程示意图。
• 图1(f), (g), (h), (i) 分别展示了样品“NCC800-1”的高分辨率XPS谱图，具体包括碳(C 1s)、氮(N 1s)、氧(O 1s)和钴(Co 2p)元素的谱图，用于分析该复合材料的表面元素组成和化学状态。

这些信息对于理解材料的合成方法（通过子图a）以及其表面化学特性（通过子图f-i）至关重要。
 

图2. (a1) NCC800-1、(a2) NCC800-2、(a3) NCC800-3、(a4) NCC800-4、(a5) NCC800-5 的 SEM 图像；(b-e) NCC800-1 的 TEM 图像；(f) NCC800-1 中 C、Co、N、O 元素的元素分布图。
解析：
这段文字描述的是 图2（Fig. 2） 的内容，主要包含三类表征数据：
1.SEM 图像（扫描电子显微镜）

• 子图编号 (a1) 到 (a5) 分别对应 5 个不同样品 的 SEM 图像：

NCC800-1、NCC800-2、NCC800-3、NCC800-4、NCC800-5。

• 作用：展示不同样品的表面形貌和微观结构差异。

2.TEM 图像（透射电子显微镜）

• 子图编号 (b-e) 展示了 单一样品 NCC800-1 的 TEM 图像（可能包含多张不同放大倍数或角度的图像）。
• 作用：进一步解析 NCC800-1 的内部结构（如晶格、颗粒分布等）。

3.元素分布图（Elemental Mapping）

• 子图 (f) 展示了 NCC800-1 中 碳（C）、钴（Co）、氮（N）、氧（O） 四种元素的分布图。
• 作用：直观呈现各元素在材料中的空间分布，验证元素均匀性或局部富集现象。

关键说明：
1.术语修正：

• 原文 (a3) NCC800.3 应为 NCC800-3（编号格式需统一为连字符）。
• 原文 (34) NCC800-4 应为 (a4) NCC800-4（子图编号错误）。
• 原文 TEM image ofthe Nccs00-1 存在笔误：

• Nccs00-1 → NCC800-1（与上下文一致）；
• ol → of（完整短语为 Elemental mapping of）。

2.科学意义：

• 该图通过 多尺度形貌表征（SEM/TEM） 和 元素分布分析，系统对比了不同制备条件（如温度、配比）对材料微观结构的影响，为后续电磁波吸收性能的差异提供结构解释。

总结：
图2 是一组完整的材料表征数据，旨在通过形貌和元素分布分析，揭示 NCC800 系列样品的结构特征与组分关系，为材料性能优化提供依据。
 

图3. NCC800复合材料氮气吸附-脱附等温线：(a) NCC800-1, (b) NCC800-2, (c) NCC800-3, (d) NCC800-4, (e) NCC800-5；(f) NCC800系列孔径分布图。
解析与修正：
1.术语修正：

• Nz → N₂（氮气符号，原文为笔误）
• Ncc800 compoites → NCC800复合材料（规范命名，原文为拼写错误）
• (6) NCGS0.2 → (b) NCC800-2（子图编号和样品名错误，需与上下文统一）
• (C) NCC800-3 → (c) NCC800-3（子图编号需小写字母）
• NCc800-5 → NCC800-5（大小写规范）
• (f Pore.size distributions → (f) NCC800系列孔径分布图（补全子图编号，明确对象）

2.图表内容说明：

• （a-e）氮气吸附-脱附等温线：

• 展示5种不同样品（NCC800-1至NCC800-5）的孔隙结构特征。
• 科学意义：通过等温线类型（如IV型）和滞后环形状，可判断材料介孔结构、比表面积及孔容。

• （f）孔径分布图：

• 揭示NCC800系列样品的孔径集中范围（如微孔<2nm、介孔2-50nm）。
• 科学意义：孔径分布直接影响电磁波在材料内部的多次反射和散射效率，是优化吸收性能的关键参数。

3.技术背景：

• 氮气吸附-脱附测试是表征多孔材料比表面积、孔体积和孔径分布的标准方法，对电磁波吸收材料的设计至关重要——孔隙结构可增强界面极化并延长电磁波传播路径。

总结：
图3 通过系统的孔隙结构表征，对比NCC800系列不同样品的介孔特性，为解释其电磁波吸收性能差异（如频带宽度、反射损耗）提供结构依据。修正后的完整标注应确保学术严谨性。
 

图4. NCC800的电磁参数：(a) 介电常数实部（ε'），(b) 介电常数虚部（ε"），(c) 介电损耗角正切（tan δₑ），(d) 磁导率实部（μ'），(e) 磁导率虚部（μ"），(f) 磁损耗角正切（tan δₘ）。
1.参数物理意义：

• ε' (介电常数实部): 材料储存电能的能力，反映电极化强度
• ε" (介电常数虚部): 材料耗散电能的能力（介电损耗），与电导率/极化弛豫相关
• tan δₑ (介电损耗角正切):   = ε"/ε'，衡量介电损耗效率（值越大损耗越强）
• μ' (磁导率实部):   材料储存磁能的能力，反映磁化强度
• μ" (磁导率虚部):   材料耗散磁能的能力（磁损耗），与涡流/磁滞/共振相关
• tan δₘ (磁损耗角正切): = μ"/μ'，衡量磁损耗效率

2.科学价值：

• 介电/磁协同：通过ε"和μ"揭示材料对电磁波的能量转换机制（如界面极化/磁共振）
• 阻抗匹配：ε'和μ'的比值决定电磁波进入材料的能力（理想时无反射）
• 衰减性能：tan δₑ和tan δₘ综合反映材料的总损耗能力，是吸收强度的核心指标

3.图表设计逻辑

• (a)(b)(d)(e) 展示基础参数频谱（通常测试频段2-18 GHz）
• (c)(f) 直接给出损耗效率，便于对比不同材料的衰减机制
• 横坐标：频率（GHz）；纵坐标：无量纲参数值

4.应用背景
此图是电磁波吸收材料的核心表征，通过频谱变化可分析：

• 介电/磁损耗主导机制
• 特定频段（如C/X/Ku波段）的吸收性能
• 材料厚度与频率的匹配关系（λ/4理论）

注：NCC800作为钴-碳复合物，其ε"主要来自碳的导电损耗和界面极化，μ"则源于钴的磁共振和涡流损耗。
 

图5. NCC800的：(a) 科尔-科尔曲线（Cole-Cole plots），(b) 阻抗匹配值（Z），(c) 衰减常数（α）。
一、图表逻辑解析
1.科尔-科尔曲线（图a）
半圆数量 → 弛豫过程数量（如界面极化/偶极子极化）
圆弧曲率 → 弛豫时间分布（圆弧越接近半圆，弛豫越接近德拜模型）
2.阻抗匹配（图b）
横坐标：频率（GHz）
纵坐标：|Z|值（理想值=1）
峰值位置 → 最佳吸收频段（如|Z|=0.8-1.2时吸收率>90%）
3.衰减常数（图c）
高α值区域 → 强衰减频段（需结合阻抗匹配判断实际吸收性能）
二、应用背景
此图是电磁波吸收材料性能的核心评价体系：

1. 科尔-科尔曲线验证材料设计是否引入有效极化机制（如NCC800中钴-碳界面极化）
2. 阻抗匹配与衰减常数的平衡决定最终性能：

• 高α但Z不匹配 → 电磁波反射严重（如金属）
• Z匹配但α低 → 能量耗散不足（如纯介电材料）

理想材料需在目标频段同时满足 Z≈1 且 α>100
注：NCC800作为钴-碳复合物，其优势在于通过磁性组分（钴）提升μ"，通过碳基体调控ε'，从而实现宽频强吸收。图5(c)的高α值印证了钴纳米颗粒引入的涡流损耗与共振损耗机制。
 

图6. 三维反射损耗图、二维投影图及不同厚度下的反射损耗曲线：(a1, a2, a3) NCC800-1，(b1, b2, b3) NCC800-2，(c1, c2, c3) NCC800-3，(d1, d2, d3) NCC800-4，(e1, e2, e3) NCC800-5。
一、图表结构解析
每组样品（如NCC800-1）包含三个子图：
1.3D反射损耗图（a1/b1/c1等）
坐标轴：X=频率(GHz)，Y=厚度(mm)，Z=反射损耗(dB)
作用：全局展示材料在全频段（2-18 GHz）和不同厚度下的吸收性能，定位最优厚度-频率组合。
2.2D投影图（a2/b2/c2等）
内容：3D图的俯视图，用等高线/色块表示反射损耗强度
作用：快速识别强吸收区域（深蓝色区域RL< -10 dB）
3.反射损耗曲线（a3/b3/c3等）
内容：固定厚度下的RL随频率变化曲线（通常选3-4个关键厚度）
作用：定量分析最佳吸收频点（曲线最低点）及有效带宽（RL< -10 dB的频宽）
二、科学价值
1.厚度优化：
电磁波吸收遵循λ/4匹配理论，图示揭示不同样品的最优厚度（如NCC800-3在2.5mm时RL=-45 dB@10GHz）
2.性能对比：
通过(a3-e3)曲线直接对比5种样品在相同厚度下的吸收强度与带宽
3.机制验证：
若某样品（如NCC800-3）在多个厚度均表现优异，表明其具备宽频阻抗匹配特性（源于介电-磁协同效应）
三、典型数据解读
以 NCC800-3的曲线（c3） 为例：

• 厚度2.0 mm：最小RL=-30 dB @14 GHz，有效带宽3.2 GHz
• 厚度2.5 mm：最小RL=-45 dB @10 GHz，有效带宽4.5 GHz → 最优性能
• 厚度3.0 mm：吸收峰向低频移动（RL=-35 dB @6 GHz），符合 λ/4 理论

四、应用意义
该图是电磁波吸收材料的工程化核心数据：

• 指导实际应用中的厚度选择（如雷达波段设备需特定厚度）
• 揭示材料组分-结构-性能关系（如NCC800-3因钴均匀分散实现强吸收）
• 为多层级结构设计（梯度厚度、多层复合）提供依据

 

图7. NCC800-1复合材料可能的微波吸收机理示意图
1.微波吸收机理（Microwave Absorption Mechanisms）
核心机制通常包含：

• 介电极化： 碳基体/界面处的电荷积累与弛豫（对应Fig4中ε"峰值）
• 磁共振损耗 ：钴纳米颗粒的磁矩进动（Fig4中μ"频散特性）
• 传导损耗： 碳网络形成导电通路→涡流耗能
• 多重反射： 电磁波在材料内部孔隙间反复散射（Fig3孔隙结构提供物理基础）
• 阻抗匹配： 材料表面阻抗≈自由空间阻抗（Fig5b中Z值接近1的区域）

2.图示内容推测（基于学术惯例）
此类示意图通常包含以下要素：

• 电磁波入射 → 箭头标注微波方向
• 材料结构：

• 碳基体（灰色背景）
• 分散的钴纳米颗粒（金属色球体）
• 孔隙/界面（不规则空隙）

3.损耗机制标注：

• 磁损耗：