北京
电信技术的快速发展增加了对第五代无线通信网络的需求，预计将对各个领域产生重大影响。随着网络的出现，其工作频带比以前的无线技术更高，因此需要开发电磁波(EMW)吸收器，以减轻信号干扰、EMW污染和潜在的健康危害。S (2 ~ 4 GHz)、C (4 ~ 8 GHz)、X (8 ~ 12 GHz)、Ku (12 ~ 18 GHz)等具有特定用途的频段已经得到了广泛的开发和利用。气象雷达、移动电话和卫星通信系统要在没有信号干扰的情况下可靠运行，需要在S、C和Ku波段进行有效衰减。此外，通过最小化微波反射率，将X波段的EMW吸收应用于隐身技术。具有高饱和磁化强度(Ms)和低矫顽力(Hc)的软磁材料有助于有效吸收EMW (2-18 GHz)，同时将EMW能量以热量的形式消散。能量转换降低了EMW的强度，EMW与软磁材料之间的相互作用导致磁畴排列，导致磁滞、涡流和磁畴旋转导致能量损失。
具有高磁通密度和低矫顽力的软磁材料具有明显的反射损耗，在S-K波段频率范围内产生有效电磁波。然而，常用的软磁材料在较高频率下有限的复磁导率限制了它们的EMW吸收带宽。在这里，韩国材料科学研究院金属粉末研究室Young-Tae Kwon教授课题组提出了一类由形状调制软磁FeCo和导热氮化硼(BN)颗粒组成的新型EMW吸收复合薄膜。设计的化学工艺有助于一步合成具有不同结构的复合材料，包括球体，立方体和空心，而不需要任何形状控制添加剂。厚度仅为1.5 mm的FeCo/BN复合膜具有较好的渗透率和有效阻抗匹配性能，在11.3 GHz处反射损耗值高达- 46.4 dB。此外，具有导热性的氮化硼纳米颗粒的掺入使吸收的EMW能量热耗散。该研究全面探讨了形状调制与复合磁导率之间的关系，为开发先进的EMW吸收材料提供了有价值的见解。相关工作以“FeCo-BN magnetic composite membrane prepared via an atomized aerosol process for electromagnetic wave absorption and thermal management”为题发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146496
图1. 形状调制FeCo颗粒的制备方法
图2. 合成FeCo和FeCo/氮化硼(FCBN)颗粒的结构表征
图3 合成FeCo和FeCo/氮化硼(FCBN)颗粒的磁性、热学和电磁特性
图4 吸波性能测试
图5 吸波机理分析
综上所述，本文报道了一种磁性纳米材料的形状调制策略，以实现吸收EMW和导热的功能。这种新型气溶胶化学反应可以很容易地控制FeCo颗粒的形状，包括球形、立方和空心球形颗粒。具有形状各向异性的立方和空心FeCo颗粒具有优异的复合磁导率，可以改善涡流引起的磁损失。在FeCo颗粒中引入介电BN纳米材料，调节阻抗匹配，在膜具有足够导热系数的情况下实现有效的EMW吸收。特别是，包含空心球形FCBN的薄复合材料在11.3 GHz时具有−46.4 dB的高反射损耗值和大于5 GHz的宽EAB(<- 10 dB)。关于形状调制过程和材料设计的总体研究结果突出了EMW吸收和热管理膜的发展前景。（文：one end）
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