探索一種方便、可擴展、有效的千兆赫茲寬帶電磁波吸收器（EMA）以滿足其日益增長的需求。Ni–Zn鐵氧體被認為是潛在的EMA；然而，它們作為一種可擴展的有效毫米波吸收材料的性能研究還很有限。本文研究了Ni
0.5Zn
0.5Fe
2O
4（NZF）樣品在0.1～9GHz頻率范圍內用Mn離子代替Fe
3+和Zn
2+的電磁波衰減特性。通過成分優化，Ni
0.5Zn
0.4Mn
0.1Fe
2O
4（NZM
0.1F）EMA在最佳厚度為6 mm時表現出良好的微波吸收性能，同時最大反射損耗（RL）為−50.2 dB，寬BW為6.8 GHz（RL<−10 dB，即衰減>90%）。此外，Mn摻雜使衰減常數從217 Np/m顯著增加到301 Np/m。主要貢獻來自磁-介電性能的協同作用，以及由于陽離子化學和尖晶石NZF中的位置占據而增強的介電和磁損耗。此外，通過受控的兩步熱處理過程在系統中誘導孔隙率，該過程通過電磁波的多次內反射促進總損耗。此外，通過改變入射電磁波的角度，模擬了NZM
0.1F樣品的RL，顯示其角度不敏感度高達50°。研究結果表明，NZM
0.1F是一種適合于實際高頻應用的新型環保微波吸收材料。
圖1. 示意圖顯示了Mn摻雜NZF芯中具有優異電磁波吸收的相關因素。
圖2. (a)室溫下所有研究樣品的具有識別平面的 X 射線衍射圖，(b)樣品晶格常數的變化，以及(c)來自 VESTA 的 NZFM0.3的晶體結構表示。
圖3. （a） NZFM0.2的FESEM顯微照片，樣品（b）NZF和（c）NZFM0.3的EDX光譜；顯示NZFM0.3的附加Mn峰值，（d）NZFM0.3樣本區域的EDX區域映射；（e）O，（f）Mn，（g）Zn，（h）Fe和（i）Ni組成元素分布均勻。
圖4. （a） 所有樣品在300 K時的M–H曲線圖[插圖：研究樣品的飽和磁化強度（M
S）和矯頑力（H
C）的變化]和（b）NZFM0.3環形樣品橫截面的顯微CT掃描將彩色線顯示為樣品中的多孔通道。
圖5. （a）相對介電常數的實（ε′）和（b）虛（ε〃）部分，（c）介電損耗（tanδ
ε），（d）相對磁導率的實（μ′）和（e）虛（μ〃）部分，以及（f）磁損耗（tanδ
μ）的頻散。
圖6. 研究樣品的RL隨頻率和厚度變化的三維表示。
圖7. 對于（a）NZF、（b）NZM0.1F和單步退火固體NZM0.1F，以及（c）NZFM0.3樣品，RL與f在各自t
m值下繪制，以進行比較。（d）NZF、（e）NZM0.1F和（f）NZFM0.3[插入（c）]這三個樣品的頻率相關衰減常數（α）曲線對應的| Z
in/Z
0 |比率與頻率圖。
圖8. （a） 不同電磁波入射角下RL的頻散曲線。（b） NZM0.1F與CuFe
2O
4/MoS
2鐵氧體微波吸收劑的最佳反射損耗（RLmax）和帶寬（BW）的比較圖CF@MoS
2@Fe
3O
4，大塊Ni–Zn鐵氧體， ZnO@MWCNTs@NiFe
2O
4， CB/Ni
0.6Zn
0.4Fe
2O
4層， MnFe
2O
4 NHS， Gd–Coferrite@SiO
2@C、 NF/NZF、Mn–Zn鐵氧體、Ti
3C
2Tx/Ni
0.5Zn
0.5Fe
2O
4、和SrFe
12–xCoxO
19。
相關研究成果由匹茲堡大學Dipika Mandal和Paul R. Ohodnicki等人2024年發表在ACS Applied Materials & Interfaces (鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c06498)上。原文：All-Around Electromagnetic Wave Absorber Based on Ni–Zn Ferrite
轉自《石墨烯研究》公眾號
