复旦车仁超：轻质高效电磁波吸收剂-MOF衍生的可调控NiCo@C微球

如图1所示，MOF衍生的多孔Ni₁₋ₓCoₓ@Carbon微球体现出演变的微球尺寸和微观结构。Ni@C微球的粒径为1.5 um，由核壳结构的纳米颗粒组装而成，并在微球表面附着纺锤状颗粒。随着Co含量的增加，制备的Ni₁₋ₓCoₓ@Carbon复合物中纳米颗粒和微球的整体尺寸都在增大(图1)。

II MOF衍生的Ni_1-xCo_x@Carbon微球的电磁波吸收性能

III MOF衍生的Ni@C微球的磁特性和吸收机理分析

利用洛伦兹电镜和离轴电子全息技术，实现可视化地观察磁性Ni@C微球的本征磁特性和磁力线分布及作用范围。同时发现特殊的磁耦合效应有利于提升Ni@C微球的磁储存和磁损耗能力(图3)。

图3. MOF衍射Ni@C微球全息图(a, c, e)和对应的磁场线分布图(b,d, f)。

图4. (a)磁电协同Ni@C微球的微波吸收机理示意图，(b)多次反射，(c)传导损耗，(d)界面极化，(e, f)磁耦合和(g)磁共振损耗。

作为轻质高效的电磁波吸收剂，MOF衍生的Ni₁₋ₓCoₓ@Carbon微球具备良好的阻抗匹配特性和突出的衰减能力(图4)。磁电协同的Ni@C复合材料作为微波吸收复合材料，其介电损耗主要由两部分组成，一个是界面极化损耗，另一个是传导损耗。在MOF衍生的Ni@C复合材料中存在大量的异质结构界面。金属镍颗粒和石墨化碳组分构成了独特的接触界面区域。退火后的MOF衍生碳基体中存在大量的异质结结构，作为壳层的石墨化碳不仅包裹了Ni核，而且还与其他相邻的碳层相接触。高频微波作用下，驱动电荷逐渐聚集在形成的Ni-C和C-C界面的区域，累积的正电荷和负电荷分别位于界面的两侧，有利于增强的材料的界面极化和介电损耗能力。在碳热还原过程中，首先形成金属镍颗粒以提高电导率和介电常数虚部；同时，形成的镍颗粒或团簇起催化剂的作用，进一步促进了含碳有机配体的石墨化转化，共同提高了材料的电子迁移能力，有利于增强传导损耗。

磁性Ni@C复合材料可以提供优异的磁性能、特殊的磁耦合效应和增强的磁损耗性能。MOF衍生Ni@C复合材料具有最高的饱和磁化强度和最低的矫顽力值，有利于磁导率虚部和磁响应能力的提高。同时，强磁性Ni@C吸收剂可以从微球表面释放清晰的本体的磁场线和磁耦合现象(图3)。磁场线分布的区域远远超出了材料本身的体积范围，然而这在纯电介质微波吸收体系中是不可能发生的。磁碳Ni@C吸收剂不仅具有微球结构的内部磁损耗，而且扩大了磁响应范围，证明了其作为微波吸收材料的优越性。

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