多層界面和空心結(jié)構(gòu)對(duì)于吸收體的高性能電磁波（EMW）吸收至關(guān)重要。然而，構(gòu)建和調(diào)節(jié)此類(lèi)結(jié)構(gòu)仍然困難，且人們對(duì)其結(jié)構(gòu)與介電損耗特性之間的關(guān)系了解有限。在此，首先對(duì)空心夾層結(jié)構(gòu)和實(shí)心雙層結(jié)構(gòu)的電磁波吸收性能進(jìn)行了理論模擬，發(fā)現(xiàn)前者比后者表現(xiàn)出更顯著的功率損耗密度。然后，開(kāi)發(fā)了一種硫化過(guò)程后的配體交換策略，用于制備FeS/MoS?@氮摻雜碳夾層壁納米管（FeMoS - SWCNTs）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與實(shí)心FeS相比，F(xiàn)eMoS - SWCNTs的電磁波吸收性能顯著增強(qiáng)，這與模擬結(jié)果一致。進(jìn)一步的密度泛函理論計(jì)算表明，F(xiàn)eMoS - SWCNTs介電性能的增強(qiáng)歸因于多個(gè)界面（FeS/氮摻雜碳（NC）、MoS?/NC和FeS/MoS?）處電子相互作用所產(chǎn)生的更強(qiáng)的界面極化，以及FeS/MoS?異質(zhì)結(jié)構(gòu)中更高的態(tài)密度所導(dǎo)致的傳導(dǎo)損耗增強(qiáng)。這些發(fā)現(xiàn)闡明了夾層壁納米管結(jié)構(gòu)與其介電損耗特性之間的關(guān)系，并且所開(kāi)發(fā)的方法為用于高性能電磁波吸收應(yīng)用的三明治壁納米管的合理設(shè)計(jì)提供了一種可行的途徑。
Fig 1. 一維夾心壁納米管的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。
Fig 2. A）12吉赫茲下，一維管與實(shí)心棒模型的功率損耗密度；B）a1/b1/a1夾心結(jié)構(gòu)與a1/b1雙層結(jié)構(gòu)模型的功率損耗密度。
Fig 3. A）FeMoS - 單壁碳納米管合成過(guò)程示意圖；B）夾心壁納米管結(jié)構(gòu)合成過(guò)程示意圖。
Fig 4. A、B）透射電子顯微鏡圖像（插圖：FeMoS - 單壁碳納米管的橫截面），C）高分辨透射電子顯微鏡圖像（插圖：表面顆粒的晶格條紋），以及D）FeMoS - 單壁碳納米管的掃描透射電子顯微鏡圖像及相應(yīng)的元素分布圖；E、F）FeS - 碳納米棒的透射電子顯微鏡圖像，G）FeS - 碳納米棒的高分辨透射電子顯微鏡圖像（插圖：表面顆粒的晶格條紋）。
Fig 5. A）FeMoS - 單壁碳納米管和FeS - 碳納米棒的X射線(xiàn)衍射圖；B）拉曼光譜圖；C）N?吸附 - 脫附等溫線(xiàn)及孔徑分布曲線(xiàn)；D）FeMoS - 單壁碳納米管和FeS - 碳納米棒的S 2p X射線(xiàn)光電子能譜；E）Mo 3d X射線(xiàn)光電子能譜；F）Fe 2p X射線(xiàn)光電子能譜。
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Fig 6. A）FeMoS - 單壁碳納米管與FeS - 碳納米棒的實(shí)部（?′）；B）虛部（?″）；C）介電損耗角正切（tan δe）；D）FeS - 碳納米棒和E）FeMoS - 單壁碳納米管的科爾 - 科爾曲線(xiàn)；F）FeS - 碳納米棒與FeMoS - 單壁碳納米管的極化率和電導(dǎo)率。
Fig 7. A）FeS/MoS?、B）MoS?/NC 和 C）FeS/NC 中電荷密度差異的計(jì)算模型與示意圖，其中橙色（綠色）表示電荷積累（耗盡），F(xiàn)e、Mo 和 S 原子分別以紫色、綠色和黃色顯示；FeS/MoS? 的能帶圖，D）接觸前和 E）接觸后；F）FeS、MoS? 以及 FeS/MoS? 的計(jì)算態(tài)密度（插圖：費(fèi)米能級(jí)的放大圖像）。
Fig 8. A）FeS - 碳納米棒反射損耗（RL）值的三維示意圖；B）FeMoS - 單壁碳納米管反射損耗（RL）值的三維示意圖；C）FeMoS - 單壁碳納米管與其他已報(bào)道的金屬 - 有機(jī)框架（MOF）衍生吸收劑綜合性能的對(duì)比。
相關(guān)研究工作由哈爾濱工程大學(xué)Yujin Chen/ Chunling Zhu/ Feng Yan團(tuán)隊(duì)于2025年共同在線(xiàn)發(fā)表在《Adv. Funct. Mater》期刊上，Enhanced Interfacial Polarization Loss of FeS/MoS2@N-Doped Carbon Sandwich-Walled Nanotubes Enables High-Performance Electromagnetic Wave Absorption，原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202423947
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
