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        制備高性能微波吸收材料在民用和軍事領域具有重要意義，但仍具有挑戰性。本研究采用簡單碳熱還原的方法，將Fe/Fe₃C顆粒嵌入石墨烯結構多孔碳(FGPC)中作為三維骨架，然后通過熱化學氣相沉積、固溶法和熱處理的方法，在FGPC (FGPC/ VGSs和FGPC/VGSs/Fe₃O₄)上連續生長垂直石墨烯納米片(VGSs)和Fe₃O₄納米棒。作為比較，我們還制備了在不含Fe/Fe₃C粒子的GPC上生長的VGSs和Fe₃O₄納米棒(GPC/VGSs和GPC/VGSs/Fe₃O₄)。研究了它們的微波吸收特性。得益于多組分集成和精心設計的結構，FGPC/VGSs/Fe₃O₄具有優異的微波吸收性能，15.3 GHz時最佳反射損失為-64.7 dB，匹配厚度為1.7 mm，填充量為12 wt%，有效吸收帶寬超過4.8 GHz。這是阻抗匹配和衰減能力平衡的結果。具體來說，磁粒子和納米棒的引入改善了阻抗匹配。多重反射和散射、適度的導電損耗和磁損耗增強了微波的衰減。因此，本工作為設計高效、輕量化的多維多組分微波吸收器開辟了道路。
 
圖1. 分級FGPC/VG/Fe₃O₄制備工藝示意圖。
 
圖2. 不同放大倍率下（a，b）FGPC、（c，d）FGPC/VGSs和（e，f）FGPC/VGSs/Fe₃O₄的SEM圖像。
 
圖3. (a,b) FGPC的TEM圖像。(c) FGPC的SAED圖像。(d-f) FGPC的HRTEM圖像。(g.h) FGPC/VGSs的TEM圖像。(i.j) FGPC/VGSs/Fe₃O₄的TEM和HRTEM圖像。(k) FGPC/VGSs/Fe₃O₄的SAED圖像。
 
圖4. (a) XRD譜圖。(b)拉曼光譜。(c)不同樣品的場相關磁化曲線。(d) 圖(c)中放大后的磁場相關磁化曲線。
  
圖5.在2-18 GHz頻率范圍內，填充量為12 wt%的不同樣品的電磁參數。
 
圖6. 填充量為12 wt%時(a,b) FGPC/VGSs， (c,d) GPC/VGSs， (e,f) FGPC/VGSs/Fe₃O₄，和(g.h) GPC/VGSs/ Fe₃O₄的RL曲線和3D圖。
  
圖7. (a)不同樣品在最佳厚度時相對輸入阻抗的頻率依賴性。(b) FGPC/VGSs /Fe₃0₄可能的EMW吸收機制示意圖。

       相關研究成果由哈爾濱工業大學材料科學與工程學院Jie Yu等人于2022年發表在Journal of Alloys and Compounds (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.164232)上。原文：Porous composites of vertical graphene sheets and Fe₃O₄ nanorods grown on Fe/Fe₃C particle embedded graphene-structured carbon walls for highly efficient microwave absorption。

轉自《石墨烯研究》公眾號