废旧棉织物基多孔炭材料的制备及其吸性能
朱倩倩, 徐丽慧, 潘虹, 姚程健, 赵红, 马楠, 施小淋, 沈子晗, 张伟俊, 王忠坚
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250040
以废旧棉织物为原料,氯化锌为活化剂,采用一步活化-炭化法制备具有丰富孔隙结构的废旧棉织物基炭吸波材料(CCF),并探讨了不同氯化锌质量分数对CCF吸波性能的影响。结果表明:氯化锌能够有效丰富CCF的孔隙结构,提高其吸波效果。在炭化温度为700 ℃(N2气氛下)、氯化锌质量分数为10%时制备的CCF-10的比表面积高达1 310 m2·g-1,其在厚度为2.0mm时的最小反射损耗达-35.02 dB,有效吸收带宽为5.6 GHz。
关键词: 生物质, 废旧棉织物, 炭材料, 吸波性能
掺杂调控的肖特基界面用于内建电场增强电磁吸收
刘天增, 兰笛, 张世杰, 王培, 张淑慧, 赵小苗, 梁笑微, 赵志伟
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100289
近年来,杂原子掺杂与内建电场(BIEF)的引入已成为增强电磁波(EW)吸收的关键策略。BIEF促进材料界面处离散电荷的重新分布,诱导空间电荷极化;而杂原子掺杂则进一步调节电子迁移率并引入内部缺陷。这些效应协同作用,显著提升了材料的电磁波吸收性能。本研究通过烧结与简易水热反应的组合工艺,在碳纤维(CF)表面沉积MoS2,构建出稳定的莫特-肖特基异质结。随后制备三种变体样品以探究杂原素掺杂与BIEF效应:MoS2包覆CF (CM)、N-MoS2包覆CF (CNM)及N-MoS2包覆P-CF (PCNM)。系统考察了杂原子掺杂对具有内部电场材料的吸收特性影响,以及N-MoS2含量对电场吸收性能的影响。值得注意的是,PCNM-1样品展现出卓越的电场吸收性能,这可归因于杂原子掺杂与BIEF之间的协同作用,结合了优化的材料组成。具体而言,PCNM-1在17.52 GHz频率下以1.2 mm厚度实现-45.76 dB的反射损耗(RL)优化值,同时具备4.0 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达截面积(RCS)模拟进一步证实了其卓越性能。
关键词: 内建电场, 杂原子掺杂, 设计策略, 组分, 复合策略
介电-磁复合吸材料的协同机制与性能优化
侯海云, 马东威, 张子楠, 贾梓睿
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100325
随着5G通信、航空航天及国防技术的快速发展,电磁辐射污染电磁干扰及电磁隐身需求推动吸波材料向“薄、轻、宽、强”方向发展。介电-磁复合吸波材料通过整合介电损耗与磁损耗机制,突破单一材料阻抗匹配不佳、频带窄等瓶颈,成为当前研究热点。该类材料的核心优势源于协同机制:介电相通过偶极极化、界面极化、传导损耗及缺陷损耗衰减电磁波,磁相依赖自然共振、交换共振、涡流损耗及畴壁共振实现磁能耗散;二者耦合可优化阻抗匹配,延长电磁波传播路径,拓宽有效吸收带宽。其协同效应受组分比例、微观结构及界面特性调控,通过Maxwell-Garnett理论、传输线理论等可揭示其微观物理过程。性能优化需通过多维度策略实现:组分设计上筛选互补性介电-磁材料并调控比例;制备工艺优化组分分散与结构完整性;微观结构调控强化阻抗匹配与多重损耗;表面改性提升界面极化与协同效应。典型体系包括磁性金属/介电聚合物、铁氧体/陶瓷、碳基/磁性纳米粒子复合体系,部分材料最小反射损耗低于−60 dB,有效吸收带宽超9 GHz。当前研究仍面临协同机制理论模型不完善、宽频吸收与环境稳定性难以兼顾等挑战。未来需深化微观机制认知,发展多功能一体化、智能化、绿色化材料,推动其在军事隐身、电子设备电磁兼容、通信基站防护等领域的规模化应用。
关键词: 介电-磁复合吸波材料, 协同机制, 介电损耗, 磁损耗
从经典力学出发理解微观粒子的粒二象性和量子化
杨翠翠, 商波, 陈效华, 田维全
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407066
有质量微观粒子的“波粒二象性”和“量子化”等是初学量子化学过程中必须理解但又难以理解的基本概念。本文以电子的能量方程和动量算符出发讨论微观粒子的波粒二象性、运动空间的限域化和能量的量子化,推理得出限域导致量子化的结论。
关键词: 微观粒子, 能量方程, 波粒二象性, 动量算符, 势场作用, 运动量子化
用于电磁干扰屏蔽和电磁吸收的柔性电磁防护材料的进展与挑战
毛盛棣, 苗瑞丰, 兰笛, 张世杰, 周继光, 刘勋, 杜苏轩, 赵志伟, 吴广磊
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100279
无线局域网(WLAN)和第五代移动通信(5G)的快速发展,使得高效电磁防护(EMP)材料的研究备受关注。然而,早期EMP材料往往优先考虑电磁衰减效率而忽略了机械柔性,这限制了其在可穿戴电子产品、软体机器人和智能传感系统等新兴领域的应用。因此,柔性EMP材料的开发势在必行。本文将柔性EMP材料系统地分为柔性电磁干扰(EMI)屏蔽材料和柔性电磁波吸收(EWA)材料,并根据不同的材料体系和设计策略进一步细分。基于导电聚合物、碳基纳米材料、MXene和金属复合材料等不同基底的柔性EMI屏蔽材料,因其高屏蔽效能(SE)和高柔性而备受关注。薄膜结构已被广泛应用于EMI屏蔽和电磁波吸收系统,本文也对其作用进行了介绍。随后,人们系统地介绍了具有多种结构设计的柔性电磁屏蔽材料,包括聚合物基复合材料、海绵、泡沫和气凝胶。本文全面阐述了柔性电磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料,解释了近期研究成果的机理和材料分类,并探讨了其设计思路对下一代柔性电磁屏蔽材料的意义。
关键词: 柔性电磁保护, 保护机制, 设计策略, 复合策略, 多功能
双金属有机框架衍生蜂窝状BiCo@NC用于高效电磁吸收
刘伟恒, 罗驹华, 时家欢, 兰笛, 毛双双, 谢宇
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100313
为了解决电磁波(EMW)污染问题,开发高效的电磁波吸收(EMWA)材料仍然是一项挑战。采用聚合物辅助溶胶-凝胶法制备铋钴双金属有机框架,并在高温下碳化得到蜂窝状BiCo@氮掺杂碳(NC)复合材料。同时,碳化温度会影响材料的磁性和电导率。随着温度的升高,BiCo@NC复合材料的EMWA性能先升高后降低。在750 ℃碳化温度下、厚度为2.40 mm时,最小反射损耗值达到−47.29 dB,有效吸收带宽值为6.72 GHz (11.28–18.00 GHz)。优异的EMWA性能源于介电损耗与磁损耗的协同作用、多次反射和散射以及良好的阻抗匹配。密度泛函理论计算证实界面极化增强了EMWA性能,雷达散射截面计算结果表明该复合材料具有实际应用潜力。本研究为制备高效的碳基EMWA材料提供了新思路。
关键词: 电磁波吸收, 蜂窝状结构, 聚合物辅助溶胶-凝胶法, 密度泛函理论
共价有机框架衍生的Fe3C/NC/TiO2异质结构用于高性能电磁吸收
毛双双, 罗驹华, 韩冰洁, 时家欢, 谷俞稼
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100290
异质结构设计是协同提升电磁波吸收材料性能的关键方法。然而,制备兼具高吸收强度与宽带响应的共价/金属有机框架(COFs/MOFs)衍生的复合材料,仍面临着重大挑战。本研究通过溶剂热法和高温碳化法成功制备了Fe3C/NC/TiO2复合材料。异质结构形成的内建电场实现了多重损耗机制的协同作用。样品的吸收性能随成分的变化呈现先升后降的趋势,在2.57 mm匹配厚度下取得-55.79 dB的最小反射损耗值,有效吸收带宽达5.44 GHz (10.40-15.84 GHz)。优异的性能源于界面极化、磁损耗与介电损耗等多重机制的协同效应,共同提升了阻抗匹配与损耗能力。密度泛函理论表明,这两种材料本质上都是导电的。在形成异质结构后,电荷密度差分析揭示了电荷转移,表明它们之间的内建电场促进了电子传输。本研究提出了以MOFs/COFs衍生物为核心的合成策略,为设计具有强吸收和宽频带特性的高性能电磁波吸收材料提供了新思路。
关键词: 金属有机框架, 共价有机框架, 电磁波吸收, 宽带, 密度泛函理论
基于理论计算指导的FeCo合金泡沫设计合成及其在2.0–8.0 GHz范围内的吸性能研究
胡波, 陈言轶, 陈永政, 王璇, 韩喜江, 杜耘辰
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100269
在中低频段(2.0–8.0 GHz)实现薄涂层条件下的高效电磁(EM)波吸收仍然是一项重要挑战。本文系统研究了实现中低频电磁波吸收所需的电磁参数,并利用CST Microwave Studio软件对目标参数如何通过微观结构设计实现进行了建模与模拟。结果表明,提高相对介电常数实部(εr′)和相对磁导率实部(μr′)有助于在减小涂层厚度的同时实现中低频电磁波吸收。此外,CST模拟结果显示,在相同材料体系及相同体积分数条件下,增大吸波材料的比表面积能够有效提升εr′。在上述理论指导下,成功制备了具有可控比表面积和高磁导率的FeCo立方体、FeCo颗粒及FeCo泡沫。实验结果表明,比表面积的增加可显著提高εr′,从而促进低至中频电磁波吸收性能的提升。最终,FeCo泡沫在C波段实现了3.2 GHz (4.8–8.0 GHz)的有效吸收带宽(EAB),对应涂层厚度为2.0 mm;在S波段实现了1.5 GHz (2.1–3.6 GHz)的有效吸收带宽,涂层厚度为4.0 mm。本研究为先进中低频电磁波吸收材料的理性设计提供了重要理论依据与设计思路。
关键词: 电磁波吸收, 微观结构设计, FeCo泡沫, 宽频吸收, 比表面积
构建富硒空位的SiC@CoSe2−x纳米复合材料以增强偶极和界面极化促进电磁吸收
田忠宁, 刘金源, 张猛, 贾千千, 刘名博, 李镇江, 王婷, 赵文婕, 马东威, 齐学礼
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100323
材料掺杂与缺陷工程是调控电磁波吸收性能的两种有效策略。本研究针对碳化硅(SiC)纳米线存在的阻抗匹配失配与吸波能力较差的问题,通过水热合成结合一步煅烧法,成功将氧化钴(Co3O4)纳米颗粒锚定在SiC纳米线表面。随后通过二次水热策略及后续还原处理,将合成的Co3O4分别转化为SiC@CoSe2和SiC@CoSe2−x复合材料,使SiC@CoSe2−x纳米复合材料展现出优异的电磁波吸收性能。在导电损耗、极化损耗与磁损耗的协同作用下,优化后的纳米复合材料在1.9 mm厚度处取得−50.23 dB的最小反射损耗(RLmin),并在2.03 mm厚度下实现7.84 GHz的有效吸收带宽(EAB),覆盖部分X波段及整个Ku波段。通过系统阐释电磁衰减机制,揭示了CoSe2基纳米材料在电磁波吸收应用中的广阔前景。
关键词: 硒空位, 二硒化钴, 电磁波衰减, 介电损耗, 偶极极化
一石二鸟:磷掺杂以增强导电损耗和偶极极化用于电磁吸收
贾梓睿, 周泽华, 徐爽, 王远, 石梦佳, 何梦婷, 张传坤, 兰笛
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100310
缺陷调控是开发新型吸收材料的关键。如何精确控制缺陷的浓度和数量以优化材料的损耗机制仍然是一项重大挑战。传统吸收材料的吸收频率与谐振频率不匹配,限制了其吸收性能。为解决这些问题,本文通过磷掺杂和硫空位缺陷的协同作用,成功调控了CoMn纳米片的偶极子和载流子浓度,显著提高了材料的电磁波吸收性能。实验结果表明,优化后的复合材料在厚度分别为2.0 mm和2.2 mm时,实现了−52.19 dB的最小反射损耗(RLmin)和5.52 GHz的最大有效吸收带宽(EABmax)。磷掺杂和硫空位缺陷的引入不仅增加了活性位点,而且通过异质界面和晶格畸变丰富了损耗机制。本研究不仅提供了一种制备新型电磁波吸收材料的简便方法,而且为过渡金属二硫化物缺陷调控提供了一种新策略。
关键词: 电磁波吸收, 硫空位, 磷掺杂

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