近十年我国在吸波材料领域的重大突破

随着电子信息科技的飞速发展，电磁波的应用越来越广泛。环境中充斥的电磁波不仅会干扰电磁控制系统导致设备故障，还会损害人类的身心健康。因此，研发拥有电磁波吸收能力的吸波材料具有十分重要的意义。此外，在军事隐身科技中的应用价值也极大地促进了对吸波材料的研究。近十年来，我国在吸波材料领域的研究硕果累累。本文主要通过简介10篇国内发表的高水平论文，为大家报道我国在吸波材料领域中取得的主要进展。

通过Web of Science检索我国1999-2016年间在材料科学领域中吸波材料方面的ESI高被引文章有19篇，其中被引次数前十名的文章有3篇来自JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A，2篇来自ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES，1篇来自ADVANCED MATERIALS ，1篇来自CHEMISTRY OF MATERIALS，1篇来自CARBON，1篇来自JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C，1篇来自JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C，下面分别予以简单介绍。

1、树枝状多层次铁基材料的电磁波吸收性能

图1、树枝状多层次铁基材料及其吸波性能曲线

文章简介：北京师范大学与北京理工大学和美国特拉华州立大学等高校合作，通过氧化还原等方法实现了从alpha-Fe₂O₃到Fe、Fe₃O₄ 和gama- Fe₂O₃的相转变。转变后的铁基材料仍具有Alpha- Fe₂O₃的树枝状结构，且拥有优异的电磁波吸收性能。

通讯作者及其简介：孙根班，北京师范大学化学学院副教授。

CHEMISTRY OF MATERIALS 第23卷1587-1593页 被引频次：257

文献链接：Hierarchical Dendrite-Like Magnetic Materials of Fe₃O₄, γ- Fe₂O₃, and Fe with High Performance of Microwave Absorption

2、二相与三相异质结构对电磁波吸收的影响

图2、二相与三相异质结构示意图

文章简介：在碳纳米管（CNT）表面/内部引入第二相、构造异质结构的方法常被用来提高材料对电磁波的介电损耗和磁损耗能力。北京理工大学曹茂盛教授（通讯作者）构造了Fe₃O₄/多壁碳纳米管（MWCNT）二相异质结构和聚苯胺（PANI）/ Fe₃O₄/MWCNT三相异质结构并比较了二者电磁波吸收性能的差异，使对异质结和吸波性能之间的关系的认识更加深入。

通讯作者及其简介：曹茂盛，中国颗粒学会理事，北京理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。1977年7月-1979年7月，齐齐哈尔市教育局工人。1983年7月-1995年10月，齐齐哈尔大学助教、讲师、副教授、教研室副主任。1995年11月，哈尔滨工程大学特殊引进人才；1996年5月晋升教授；1998年10月，被授予中国船舶工业总公司优秀中青年专家，担任材料科学与工程系主任；2001年4月，被评为博士生导师。2003年9月，北京理工大学引进人才（第二层次），现任材料科学与工程学院教授、博士生导师。从事低维材料吸波、透波、压电等功能材料结构与性能研究、先进电磁功能材料设计、制备及其性能表征等方面的基础研究。完成国家自然科学基金课题、国防973专题、科技部863课题、国防基础科研课题、预研课题等20多项。

ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 第4卷6949-6956页 被引频次：158 

文献链接：Ferroferric Oxide/Multiwalled Carbon Nanotube vs Polyaniline/Ferroferric Oxide/Multiwalled Carbon Nanotube Multiheterostructures for Highly Effective Microwave Absorption

3、层状磁性石墨烯的电磁波吸收性能

图3、溶剂热法合成磁性石墨烯

文章简介：石墨烯因其高介电损耗特性可被作为电磁波吸收剂来使用，然而缺乏磁性及磁损耗能力这一缺点却限制了其应用。南京航空航天大学何建平教授（通讯作者）采用了较为简便的溶剂热法将磁性Fe₃O₄键合在石墨烯表面，合成除了层状磁性石墨烯。Fe₃O₄的引入不仅改善了阻抗匹配，还增加了磁损耗能力，使得电磁波吸收能力大幅度提高。

通讯作者及其简介：何建平，南京航空航天大学材料科学与技术学院，教授，博士生导师。

JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C 第1卷765-777页 被引频次：145

文献链接：Laminated magnetic graphene with enhanced electromagnetic wave absorption properties

4、温度对碳纳米管/二氧化硅复合材料微波损耗行为的影响

图4、不同厚度下温度及填料含量对微波吸收性能的影响

文章简介：北京理工大学曹茂盛教授（通讯作者）团队制备了多壁碳纳米管（MWCNT）/二氧化硅（SiO₂）复合材料，并研究了X波段（8.2-12.4GHz）内，温度（100-500℃）对材料介电及微波损耗行为的影响。结果表明：MWCNT含量和温度通过改变电子传递及电导率而影响材料的电磁波传输和损耗能力。此文不仅为设计微波损耗材料提供了一个技术方向，也表明了CNT基复合材料在微波损耗材料方面具有极大应用价值。

通讯作者及其简介：曹茂盛，中国颗粒学会理事，北京理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。从事低维材料吸波、透波、压电等功能材料结构与性能研究、先进电磁功能材料设计、制备及其性能表征等方面的基础研究。

CARBON 第65卷124-139页 被引频次：109

文献链接：Temperature dependent microwave attenuation behavior for carbon-nanotube/silica composites

5.NiFe₂O₄纳米棒-石墨烯复合材料的微波吸收性能

图5、一步法制备NiFe₂O₄纳米棒-石墨烯复合材料的电镜照片

图6、NiFe₂O₄纳米颗粒-石墨烯复合材料（a）和NiFe₂O₄纳米棒-石墨烯复合材料（b）的吸波性能

文章简介：北京理工大学赵芸（通讯作者）采用较为简便的一步水热法合成了NiFe₂O₄纳米棒-石墨烯复合材料，并研究了其吸波性能。该材料的磁饱和强度和矫顽力分别为22.5 emu g-1 和48.67 Oe。与NiFe₂O₄纳米颗粒-石墨烯复合材料相比，NiFe₂O₄纳米棒-石墨烯复合材料具有更优异的微波吸收性能。当厚度为2mm时，该材料的具有最小反射损耗（RL）-29.2 dB（16.1 GHz处）和有效吸收频宽（RL<-10）4.4GHz (13.6 - 18 GHz)。

通讯作者及其简介：赵芸，北京理工大学化工与环境学院，副教授。

JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 第1卷5577-5586页 被引频次：97

文献链接：Preparation of NiFe₂O₄ nanorod-graphene composites via an ionic liquid assisted one-step hydrothermal approach and their microwave absorbing properties

6、核壳结构Fe₃O₄@C复合材料的壳体厚度对吸波性能的影响

图7、核壳结构Fe₃O₄@C复合材料及其吸波性能

文章简介：哈尔滨工业大学杜耘辰（通讯作者）先在Fe₃O₄表面进行原位聚合，使酚醛树脂包覆其上，随后进行高温碳化处理，制备出了具有核壳结构的Fe₃O₄@C复合材料。此材料的壳体的厚度可通过聚合过程中改变间苯二酚的质量分数来调控。对该材料的吸波性能研究结果表明：在Fe₃O₄上包覆碳壳不仅提高了复介电常数，而且改善了阻抗匹配特性，产生了多重松弛过程从而提高了微波吸收能力。此外，在Fe₃O₄@C核壳结构中，一个优选的壳体厚度会产生特殊的介电行为，赋予材料更强的反射损耗。

通讯作者及其简介：杜耘辰，哈尔滨工业大学化工与化学学院教授/博士生导师。2003年毕业于吉林大学化学学院应用化学系，获理学学士学位；同年9月，进入吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室攻读博士学位，师从肖丰收教授，主要从事介孔功能材料的制备及其在多相催化中的性能研究。2008年6月毕业于吉林大学化学学院无机化学专业，获理学博士学位。同年7月进入哈尔滨工业大学化学系工作，进入韩喜江教授课题组，开展新型吸波材料的研究。主持完成国家自然科学基金2项，中国博士后基金2项，黑龙江省博士后科研启动基金1项，哈工大优秀青年教师培养计划1项，目前主持国家自然科学基金面上项目1项，在Journal of Materials Chemistry A、Carbon、ACS Applied Materials & Interfaces、Advanced Materials Interfaces、Journal of Physical Chemistry C、Journal of Physical Chemistry B、Cryst Eng Comm、RSC Advances、Microporous and Mesoporous Materials、Catalysis Today等杂志发表SCI 论文50余篇，获得中国发明专利5 项，H因子19。

ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 第6卷12997-13006页 被引频次：81

文献链接：Shell Thickness-Dependent Microwave Absorption of Core-Shell Fe₃O₄@C Composites

7、磁赤铁矿胶体纳米簇改性还原氧化石墨烯的电磁波吸收性能

图8、γ-Fe2O3/RGO复合材料形貌及其吸波性能

文章简介：巨大的界面、高介电损耗和较低的密度等优点使得石墨烯可作为电磁波吸收剂来使用。但石墨烯的导电性和电磁参数较大，很难满足阻抗匹配的特性。西北工业大学殷小玮（通讯作者）采用溶剂热法将还原氧化石墨烯（RGO）纳米片与表面改性后的γ-Fe₂O₃胶体纳米簇结合。交替纳米簇组装在RGO表面的特殊结构赋予了这种二维杂化体较低的反射系数和较宽的有效频宽。而对电磁波的吸收主要来源于纳米颗粒簇之间的界面极化和RGO的电导损耗。

通讯作者及其简介： 殷小玮，1973年4月生，2001年3月毕业于西北工业大学材料学院，获工学博士学位。2002年3月至2004年9月，受Lady Davis基金会资助，在以色列理工学院材料系从事博士后工作；2005年1月至2006年6月，受洪堡基金会资助，在德国爱尔兰根-纽伦堡大学材料系从事博士后工作。2005年11月通过西北工业大学教授评审，2006年6月受聘于材料学院。先后参加国家自然科学基金、航空基金、“973”计划和“863”计划等科研项目。作为主要参加者，获2002年教育部自然科学进步二等奖、2002年陕西高等学校科学技术奖一等奖、2003年国防科工委科技进步一等奖和2004年陕西省科学技术奖一等奖。发表学术论文30余篇。近年来，主要从事的研究方向为：（1）陶瓷基复合材料的基体改性和表面涂层工艺；（2）陶瓷基复合材料的环境氧化行为；（3）新型陶瓷基复合材料的近尺寸制备工艺研究。

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 第117卷19701–19711页 被引频次：73

文献链接：Electromagnetic Wave Absorption Properties of Reduced Graphene Oxide Modified by Maghemite Colloidal Nanoparticle Clusters

8、具有优异微波吸收性能的石墨烯泡沫

图9、石墨烯泡沫的介电特性及其损耗机理

文章简介：南开大学化工系黄毅教授（通讯作者）采用冷冻干燥、高温碳化处理的方法制备出了三维石墨烯泡沫材料。多孔结构构建的三维导电网络赋予了该材料极宽的有效吸收频宽（60.5 GHz）和可调节的微波吸收特性。此外，该三维石墨烯泡沫还具有良好的可压缩性。

通讯作者及其简介：黄毅，南开大学化学学院教授，功能高分子材料教育部重点实验室固定成员。1992－1996，四川大学高分子材料系，本科。1996－2001， 四川大学高分子科学与工程学院，博士。2002－2004，清华大学化工系，博士后。2004－2011 南开大学化学学院，高分子化学研究所，副教授；2011.12至今，南开大学化学学院，高分子化学研究所，教授，功能高分子材料教育部重点实验室固定成员。主要研究方向：1. 碳纳米材料（石墨烯，碳纳米管等）的宏量制备及应用；2. 聚合物纳米复合材料；3. 光电功能高分子材料及器件；4. 电磁屏蔽及吸波材料；5. 耐热性聚合物的合成及改性。

ADVANCED MATERIALS 第27卷2049–2053页 被引频次：64

文献链接：Broadband and Tunable High-Performance Microwave Absorption of an Ultralight and Highly Compressible Graphene Foam

9、CoFe₂O₄空心球/石墨烯复合吸波材料的蒸气扩散法合成

图10、蒸汽扩散法制备CoFe₂O₄空心球/石墨烯复合材料及其机理

文章简介：北京理工大学赵芸（通讯作者）采用蒸汽扩散法并辅之以高温煅烧，制备出了CoFe₂O₄空心球/石墨烯复合材料。CoFe₂O₄空心球的直径在500nm左右，壳体厚度约50nm，该方法成功地将CoFe₂O₄空心球均匀地分散在石墨烯片表面，并赋予的复合材料良好的电磁波吸收性能。

通讯作者及其简介：赵芸，北京理工大学化工与环境学院，副教授。

JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 第2卷735–744页 被引频次：60

文献链接：Vapor diffusion synthesis of CoFe₂O₄ hollow sphere/graphene composites as absorbing materials

10、石墨烯包覆ZnO空心球的电磁波吸收性能

图11、石墨烯包覆ZnO空心球的合成

图12、GS-ZnO的电磁波吸收机理

文章简介：西北工业大学殷小玮教授（通讯作者）采用水热反应和表面改性结合的两部过程制备出了石墨烯包覆ZnO空心球（GS-ZnO），成功地使还原氧化石墨烯片完全粘附在由纳米粒子组成的ZnO空心球表面。这种特殊的结构在不牺牲石墨烯与纳米粒子之间相互接触的情况下有效的降低了材料的密度。此外，通过调节石墨烯与ZnO的质量比可以获得高强的电磁波吸收性能。

通讯作者及其简介：殷小玮，1973年4月生，西北工业大学材料学院教授。主要从事的研究方向为：（1）陶瓷基复合材料的基体改性和表面涂层工艺；（2）陶瓷基复合材料的环境氧化行为；（3）新型陶瓷基复合材料的近尺寸制备工艺研究。

JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 第2卷16403–16409页 被引频次：51

文献链接：Hierarchical Dendrite-Like Magnetic Materials of Fe₃O₄, γ-Fe₂O₃, and Fe with High Performance of Microwave Absorption