DOI: 10.1038/s41598-021-81848-7
近期的研究表明，通過靜電紡絲法制備的基于核殼結構金屬納米粒子和多孔碳納米纖維（PCNF）的微波吸收材料具有優異的吸波性能。在這項研究中，通過自行開發的HEIBE工藝制備了核-殼結構的Co納米顆粒（產率＞50g/h），并將其與多孔碳纖維結合使用，極大地提高了最終材料的吸收性能。Co/PCNF的形態學研究表明，CoNPs隨機分散在多孔碳納米纖維中，碳納米纖維形成復雜的導電網絡，從而提高了材料的介電損耗。同時，由于CoNPs與具有高電導率的碳材料結合，Co/PCNF的石墨化程度較低，介電常數顯著提高。Co/PCNF在5.28GHz下的最大反射損耗（RL）達到-63.69dB，厚度為5.21mm，吸收帶寬（RL≤-10.0dB）為12.92GHz。對于5.60mm和6.61mm的吸收體而言，在12.50GHz和14.10GHz附近出現了兩個吸收峰，分別為-47.64dB和-48.30dB。本工作的研究結果為輕質高效微波吸收材料（MAM）的廣泛應用奠定了基礎。
圖1.Co/PCNF的制備過程示意圖。
圖2.（a）STEM圖像，（b）HRTEM圖像，（c）CoNPs的XRD圖譜，以及（d）Co/PCNF的XRD圖譜。
圖3.不同放大倍率SEM圖像（a-c），（d）STEM圖像，（e）Co/PCNF的HRTEM圖像；（e1）孔周圍碳的晶面和（e2）嵌入樣品中的CoNPs顆粒的晶面；Co/PCNF某些區域中Co/PCNF的元素映射：（f）碳映射；（g）鈷映射；（h）氧映射。
圖4.（a）Co/PCNF的氮氣吸附-解吸等溫線，（b）孔徑分布。
圖5.Co/PCNF的拉曼光譜（a）；室溫下CoNPs和Co/PCNF的磁滯回線（b）。
圖6.Co/PCNF（S1）的（a）XPS全掃描光譜，（b）C1s，（c）O1s，（d）Co2p光譜。
圖7.（a）復介電常數實部（ε'）和（b）虛部（ε''）的頻率依賴性；（d）復磁導率的實部（μ'）和（e）虛部（μ''）；（c）CoNPs和Co/PCNF的介電損耗（tanδε）和（f）磁損耗（tanδμ）。
圖8.Co/PCNF和CoNPs的（a）μ''（μ’）-2f-1值和（b）衰減常數（α）值與頻率的關系。
圖9.在2-18GHz的頻率范圍內，（a）CoNPs，（b）PCNF，以及具有不同厚度的（c）S1，（d）S2和（e）S3的反射損耗（RL）曲線。（f）在2.00-18.00GHz的頻率范圍內，Co/PCNF在“匹配厚度”（tm）下的RL值。
圖10.主要微波衰減機制的示意圖。（a）在電磁場下自由電子的跳躍和遷移；（b）CoNPs和PCNF界面處的界面極化；（c）EM傳輸路徑。
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