手性-介电-磁性复合材料：在低频微波吸收复合材料的相关研究

近年来，第五代(5G)无线技术加速了全球信息的传输，但也造成了严重的电磁污染。研制高效的电磁波吸收材料对人体健康保护和抗电磁干扰具有重要意义。一般来说，5G信号落在微波频段，特别是在低频区域。因此，如何提高其低频微波吸收性能成为当前研究的关键问题之一。基于碳纳米线圈(CNC)的手性-介电-磁性三位一体复合材料的制备在低频微波吸收领域具有潜力。然而，不同的磁系统对复合材料的磁响应和频率响应的影响尚不清楚。

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低频微波吸收复合材料

近日，大连理工大学物理学院潘路军教授团队在《Small》期刊发表题为《Construction of Chiral-Magnetic-Dielectric Trinity Structures with Different Magnetic Systems for Efficient Low-Frequency Microwave Absorption》的研究论文。

本研究选择FeCo、CoNi、FeNi和FeCoNi四种磁性金属分别与手性模板结合，得到四种形貌相似的手性-介电-磁性复合材料。CNC模板使所有复合材料具有优异的介电损耗。进一步的磁导率分析和微磁学仿真证实，通过特定的磁共振模式和磁畴运动来改变磁系统，可以很好地调节频率响应区域。该研究为手性-介电-磁三位一体低频微波吸收复合材料的设计提供了进一步的指导。

这篇研究得到国家自然科学基金项目[基金编号:52272288和51972039]和中国博士后科学基金项目[基金编号: 2021M700658]的资助以及大连理工大学仪器分析中心的协助。

图一：CN, FC, FN和FCN复合材料的合成过程示意图

图二： CN, FC, FN, FCN复合材料的SEM图像。

图三： CN, FC, FN, FCN复合材料的TEM图像

图四：a) XRD谱图，b)拉曼光谱，c) CN、FC、FN和FCN复合材料的室温磁滞回线;d) CN, e) FC, f) FN, g) FCN复合材料阻抗匹配等值线图

样品的拉曼光谱进一步显示了碳组分的石墨化程度。在1340cm-1和1580 cm-1处的两个拉曼峰分别对应于碳复合材料的D和G波段。一般来说，G带代表sp2杂化石墨晶格的振动，D带代表石墨晶格中缺陷的振动。D波段与G波段的强度比(ID/IG)反映了复合材料的石墨化程度。总体而言，所有复合材料的ID/IG值都很高(图4b)，表明碳组分的石墨化程度较低，这与XRD结果一致。

图五：a、e) CN, b、f) FC, c、g) FN, d、h) FCN复合材料的三维RL值及其投影图；i) CN、FC、FN和FCN复合材料的最小RL值和最大EAB值；j) CN、FC、FN、FCN复合材料的最小RL曲线；k)最小RLL/填充比和最大EABL/填充比与最近文献报道的其他碳/磁基吸收剂的比较。

图六：a)介电常数实部，b)介电常数虚部，c) CN、FC、FN和FCN复合材料的电导率;d) CN, e) FC, f) FN, g) FCN复合材料的Cole-Cole图;H)样品介电损耗机理示意图。

图七：a)磁导率实部，b)磁导率虚部，c) CN、FC、FN、FCN复合材料的涡流感应系数，d) CN、FC、FN和FCN复合材料的微磁模拟，e)手性分布模式和f)线性分布模式的微磁仿真。

大连理工大学潘路军课题组课题组简介

潘路军，大连理工大学物理学院教授，博士生导师。1988年于西安交通大学电气工程系电气绝缘技术专业本科毕业；1994年赴日本大阪府立大学工学部电子物理专业留学。2000年获博士学位并留校担任助理教授，其间兼任日本科学技术振兴机构（JST）及日本新能源和产业技术综合开发机构（NEDO）研究员；2007年底回国工作，受聘大连理工大学教授，博士生导师。历任物理与光电工程学院光电工程系主任、物理与光电实验中心主任、光学学科点负责人。近5年在《Advanced Functional Materials》、《Nano Energy》、《Nano-Micro Letters》、《Energy Storage Materials 》、《Chemical Engineering Journal 》、《Small》、《Carbon》等国际著名纳米期刊上发表论文80余篇；主编《基础光学》，参编《ディスプレイ材料と機能性色素（显示器材料和机能色素）》、《フィールドエミッションディスプレイ（场发射型显示器）》、《Handbook of Nano Carbon （纳米碳手册）》。

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