盐城工学院/桂林电子科技大学/南昌航空大学:超薄DyFe-MOFs衍生物吸波剂的电磁协同优化

文章亮点

本研究以金属有机框架（MOFs）为前驱体，通过溶剂热法和高温碳化法合成了Dy₂O₃/Fe₃C/N掺杂碳（DFC）复合材料。通过系统调整Dy³⁺/Fe³⁺的摩尔比，协同优化了材料的介电和磁性能。DFC的最小反射损耗（RL_min）值在厚度仅为1.76 mm时达到-56.08 dB，有效吸收带宽（EAB）值高达5.12 GHz（12.56-17.68 GHz）。优异的电磁波吸收性能源于优化的阻抗匹配、多重散射和反射、介电损耗和磁损耗。

此外，Dy³⁺独特的高配位特性在MOFs框架内产生了很强的协同作用，在碳化过程中产生了丰富的非均质界面，促进了界面极化。同时，Dy³⁺的低电负性促进了电子向Fe³⁺位点的高效转移，在维持优化阻抗匹配的同时显著增强介电损耗。引入Dy³⁺与Fe³⁺是实现磁损耗与介电损耗协同的关键策略：Dy³⁺有效增强了材料的介电性能，而Fe³⁺则提高了其磁性能。二者结合优化了材料与自由空间之间的阻抗匹配，减少了电磁波在材料表面的反射，促进了吸收。所制备的复合材料同时结合了Dy₂O₃的介电损耗、Fe₃C的磁损耗以及氮掺杂碳（NC）的导电损耗。这种多机制协同作用使复合材料实现了宽频高效吸收。NC作为介电材料不仅贡献导电损耗，还有助于改善阻抗匹配，进一步减少电磁波反射，提高吸收效率。雷达截面（RCS）模拟进一步表明，在0°的探测角度下，与完美导电层相比，DFC的最大RCS值降低了17.96 dB m²，进一步证实了实际应用价值。

因此，本研究为设计兼具薄厚度、宽频带与强衰减特性的电磁波吸收材料提供了重要参考。

作者及研究团队简介

汪小莉（第一作者），盐城工学院材料科学与工程学院硕士研究生，研究方向为电磁波吸收材料。

罗驹华（通讯作者），盐城工学院教授，博导。一直从事电磁波吸收材料领域的研究工作。

成丽春（通讯作者），桂林电子科技大学材料科学与工程学院副教授，硕导。一直从事电磁波吸收材料领域的研究工作。

谢宇（通讯作者），教授，南昌航空大学环境与化学工程学院博导。主要从事环境能源材料化学领域的研究工作。

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