多層界面和空心結構對于吸收體的高性能電磁波（EMW）吸收至關重要。然而，構建和調節此類結構仍然困難，且人們對其結構與介電損耗特性之間的關系了解有限。在此，首先對空心夾層結構和實心雙層結構的電磁波吸收性能進行了理論模擬，發現前者比后者表現出更顯著的功率損耗密度。然后，開發了一種硫化過程后的配體交換策略，用于制備FeS/MoS?@氮摻雜碳夾層壁納米管（FeMoS - SWCNTs）。實驗結果表明，與實心FeS相比，FeMoS - SWCNTs的電磁波吸收性能顯著增強，這與模擬結果一致。進一步的密度泛函理論計算表明，FeMoS - SWCNTs介電性能的增強歸因于多個界面（FeS/氮摻雜碳（NC）、MoS?/NC和FeS/MoS?）處電子相互作用所產生的更強的界面極化，以及FeS/MoS?異質結構中更高的態密度所導致的傳導損耗增強。這些發現闡明了夾層壁納米管結構與其介電損耗特性之間的關系，并且所開發的方法為用于高性能電磁波吸收應用的三明治壁納米管的合理設計提供了一種可行的途徑。
Fig 1. 一維夾心壁納米管的結構優勢。
Fig 2. A）12吉赫茲下，一維管與實心棒模型的功率損耗密度；B）a1/b1/a1夾心結構與a1/b1雙層結構模型的功率損耗密度。
Fig 3. A）FeMoS - 單壁碳納米管合成過程示意圖；B）夾心壁納米管結構合成過程示意圖。
Fig 4. A、B）透射電子顯微鏡圖像（插圖：FeMoS - 單壁碳納米管的橫截面），C）高分辨透射電子顯微鏡圖像（插圖：表面顆粒的晶格條紋），以及D）FeMoS - 單壁碳納米管的掃描透射電子顯微鏡圖像及相應的元素分布圖；E、F）FeS - 碳納米棒的透射電子顯微鏡圖像，G）FeS - 碳納米棒的高分辨透射電子顯微鏡圖像（插圖：表面顆粒的晶格條紋）。
Fig 5. A）FeMoS - 單壁碳納米管和FeS - 碳納米棒的X射線衍射圖；B）拉曼光譜圖；C）N?吸附 - 脫附等溫線及孔徑分布曲線；D）FeMoS - 單壁碳納米管和FeS - 碳納米棒的S 2p X射線光電子能譜；E）Mo 3d X射線光電子能譜；F）Fe 2p X射線光電子能譜。
.png)
Fig 6. A）FeMoS - 單壁碳納米管與FeS - 碳納米棒的實部（?′）；B）虛部（?″）；C）介電損耗角正切（tan δe）；D）FeS - 碳納米棒和E）FeMoS - 單壁碳納米管的科爾 - 科爾曲線；F）FeS - 碳納米棒與FeMoS - 單壁碳納米管的極化率和電導率。
Fig 7. A）FeS/MoS?、B）MoS?/NC 和 C）FeS/NC 中電荷密度差異的計算模型與示意圖，其中橙色（綠色）表示電荷積累（耗盡），Fe、Mo 和 S 原子分別以紫色、綠色和黃色顯示；FeS/MoS? 的能帶圖，D）接觸前和 E）接觸后；F）FeS、MoS? 以及 FeS/MoS? 的計算態密度（插圖：費米能級的放大圖像）。
Fig 8. A）FeS - 碳納米棒反射損耗（RL）值的三維示意圖；B）FeMoS - 單壁碳納米管反射損耗（RL）值的三維示意圖；C）FeMoS - 單壁碳納米管與其他已報道的金屬 - 有機框架（MOF）衍生吸收劑綜合性能的對比。
相關研究工作由哈爾濱工程大學Yujin Chen/ Chunling Zhu/ Feng Yan團隊于2025年共同在線發表在《Adv. Funct. Mater》期刊上，Enhanced Interfacial Polarization Loss of FeS/MoS2@N-Doped Carbon Sandwich-Walled Nanotubes Enables High-Performance Electromagnetic Wave Absorption，原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202423947
轉自《石墨烯研究》公眾號
