通讯技术的快速发展以及电子器件的过度使用引起了严重的电磁辐射与电磁干扰问题。为了使人类健康及信息安全得到有效保障，“质量轻、厚度薄、吸收强、频段可调”的电磁波吸收材料的开发已刻不容缓。然而，目前针对吸波频段的调控往往通过电磁波吸收材料厚度的改变来实现，这在厚度有严格要求的应用受到了限制。因此，寻找合适的替代方法来实现频段调节对实际应用具有重要意义。

  二氧化锰由于来源广泛、环境友好、价格低廉等优点被广泛用于电磁波吸收。此外，不同晶型的二氧化锰通常表现出不同的微观形貌与电磁参数，这使吸波性能的调节成为可能。然而，较低的衰减常数限制了它的吸波能力。因此有必要对杂化材料结构的设计、材料结构与吸波性能的相互关系开展进一步研究。 

  近期，江南大学纺织科学与工程学院产业用纺织品研究室硕士研究生陈天宇在俞科静教授、蔡旭东博士（共同通讯作者）的指导下，在《Applied Surface Science》发表了关于电磁波吸收材料设计制备的论文，题为《Vertically aligned MnO₂ nanostructures on carbon fibers with tunable electromagnetic wave absorption performance》，文章通过简单的水热法在碳纤维表面成功生长二氧化锰，并通过对溶液化学环境的调节，实现了不同形貌MnO₂的可控制备，120℃，pH=2，[K+]=1.0M条件下反应8h在碳纤维表面成功负载二氧化锰纳米片（CF@MnO₂-NS），在120℃，pH=1，[K+]=0.4M条件下反应6h则成功负载二氧化锰纳米线（CF@MnO₂-NW）（图1）。文章进一步研究了二氧化锰结构与吸波性能间的关系。结果表明，二氧化锰纳米线具有更大的比表面积而表现出较二氧化锰纳米片更大的介电常数，此外，特殊的一维结构则在5-8GHz内引入了介电共振峰，从而使衰减能力得到了显著提高（图2）。然而，过高的介电常数同时破坏了材料的阻抗匹配，使材料的吸收性能反而受到抑制（图3）。最终，CF@MnO₂-NS和CF@MnO₂-NW在材料厚度为2.6mm和1.7mm时，分别具有最低反射损耗（RL_min）为-52.9 dB（6.7 GHz）和-56.6 dB（10.0 GHz）。该成果为设计具有可调节微波吸收性能的材料提供了一种方法，并在一定程度上为材料结构对材料微波吸收性能的影响提供了参考。 

图3.所有样品在 2-18 GHz，厚度1-4 mm范围内的RL曲线 

  论文信息

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152858