近日，材料科学与工程学院2022级硕士研究生彭夏文和2022级本科生刘齐，在材料科学与工程学院曾小军老师指导下，联合上海大学高彦峰教授、广东省科学院新材料研究所张小锋研究员和香港城市大学吕坚院士在顶级期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1区Top，IF2024=19.0，CiteScore：27.7）上发表研究性论文"BiM@NC(M=Fe,Co,Ni; NC=N-Doped Carbon) Nanoplates Confined in Wood-Derived Carbon with Excellent Electromagnetic Wave Absorption Performance"。高彦峰、曾小军、张小锋和吕坚老师为该论文的通讯作者。

随着电子设备和无线通信技术的飞速发展，电磁干扰与信息泄露问题日益严峻，尤其在5G通信、国防军事和航空航天等高技术领域，对高性能电磁波（EMW）吸收材料提出了更高要求。现代EMW吸收材料不仅需要具备强吸收、宽频带和薄厚度等基本性能，还应满足轻量化、高机械强度、优异热稳定性和耐腐蚀等多功能集成需求。例如，飞行器表面涂层必轻质，军舰在酸性海洋环境中则要求材料具备耐酸腐蚀能力。然而，传统单一材料难以在复杂应用场景中同时满足这些性能指标，开发具备多重功能特性的新型EMW吸收材料已成为当前研究的重要方向。

本文设计了一种基于松木衍生碳（WCA）与BiM@NC（M = Fe, Co, Ni）纳米棒复合的三维多孔电磁波吸收材料（WCA/BiM@NC）。通过将磁性BiM合金纳米颗粒封装于氮掺杂碳（NC）中，并将其嵌入具有周期性孔道结构的WCA中，成功构建了兼具介电损耗与磁损耗的协同吸波体系。该材料在多个匹配厚度下均表现出良好的吸波性能，WCA/BiCo@NC在1.40 mm和4.43 mm厚度下反射损耗分别达到-50.92 dB和-53.63 dB。雷达散射截面（RCS）模拟进一步验证了该材料在雷达隐身方面的应用潜力。

另一方面，WCA/BiM@NC复合材料还表现出多功能的特性：其密度为0.12 g/cm³，具备优异的机械强度、热稳定性和耐酸腐蚀性能。这些性能得益于松木碳的天然三维多孔结构、碳基体的稳定性以及氮掺杂碳层的保护作用。该研究不仅为开发高效、轻量、多功能的生物质衍生电磁波吸收材料提供了新思路，也为其在极端环境下的应用奠定了一定的基础。

图1. 3D多孔WCA/BiM@NC形成的示意图。

图2. （a,b）WCA、（c,d）WCA/Bi@NC、（e,f）WCA/BiFe@NC、（g,h）WCA/BiNi@NC、（i,j）WCA/BiCo@NC和（k,l）WCA/BiCoFeNi@NC的2D和D R_L曲线。（m）优化的R_L值和（n）EMW吸收性能。（o,p）样品的EMW吸收性能对比。

图3. 样品的（a）RCS值和（b）RCS降低值。（c）PEC、（d）WCA、（e）WCA/Bi@NC、（f）WCA/BiFe@NC、（g）WCA/BiNi@NC、（h）WCA/BiCo@NC和（i）WCA/BiCoFeNi@NC的雷达波散射信号。（j）WCA/BiM@NC复合材料的电磁波吸收机制的示意图。