復旦大學車仁超ACS Appl. Mater. Interfaces：同軸靜電紡絲制備一維電磁梯度分層碳

DOI: 10.1021/acsami.1c03129

一維結構得益于其電磁（EM）各向異性而在微波吸收（MA）領域得到了廣泛的應用。然而，通過結構設計來調整EM特性仍然存在相當大的挑戰。在此，采用同軸靜電紡絲和溶劑熱法，在TiO2@Co/C@Co/Ni多層微管中實現了EM梯度。從外層到內層，阻抗匹配逐漸變差，而EM損耗能力不斷增強，從而促進了微波的入射和衰減。此外，一維結構各向異性同時實現了多級磁相互作用和3D導電雙網絡。因此，一維EM梯度分層TiO2@Co/C@Co/Ni碳微管復合材料表現出優異的MA性能。其最大反射損耗（RL）值在2.0mm時達到-53.99dB，有效吸收帶寬（EAB，RL≤-10dB）達6.0GHz，僅填充15％即可覆蓋大部分Ku波段。一維EM梯度分層復合材料的獨特設計為先進MA材料的制備提供了巨大的潛力。

圖1.（a-c）TiO2@Co/C CMT，（b-f）TiO2@Co/C@Co/Ni LDH CMT和（g-i）TiO2@Co/C@Co/Ni CMT的SEM圖像和相應的XRD圖譜（j）。

圖2.TiO2@Co/C@Co/Ni CMT的（a，b）TEM圖像，（c）高分辨率TEM（HRTEM）圖像，以及（d）SAED。

圖3.（a）TiO2@Co/C CMT，（b）Co/C@Co/Ni CMT和（c）TiO2@Co/C@Co/Ni CMT的RL的3D呈現，以及（d）在2mm的相同厚度下的RL曲線。

圖4.（a）TiO2@Co/C@Co/Ni CMT的TEM圖像以及相應的偏軸電子全息圖，其中包含不同區域的重組。TiO2@Co/C@Co/Ni CMT復合材料在管端（b）和相鄰管（c，d）處的電子全息圖。

圖5.TiO2@Co/C@Co/Ni CMT的TEM圖以及在不同磁場強度下獲得的相應磁性全息圖。磁場強度首先從0增加到250 Oe，然后降低到0 Oe（a，c）。然后，使磁場方向反轉，并進行與上述相同的磁場強度調整步驟（b，d）。反轉磁場方向的過程是通過將樣品分別在正方向和負方向上旋轉15°來實現的。

圖6.散布有納米顆粒的微管的微磁模擬。微管的內徑和外徑分別為200和300nm，長度為100nm。微球的直徑為20nm，外部磁場頻率為3GHz。

圖7.切割部分的TEM圖像（a，d）和相應的偏軸電子全息圖（b，e），以及切片TiO2@Co/C@Co/Ni CMT復合材料的電荷密度圖像（c，f）。

圖8.TiO2@Co/C@Co/Ni CMT中三個子層成分（TiO2、Co/C CMT和Co/Ni NP）的阻抗匹配（Z）（a）和衰減常數（α）（b）。