强磁场调控微波吸收性能取得新进展

　　近日，中科院合肥研究院强磁场科学中心王辉研究员和盛志高研究员合作，利用不同磁场强度辅助的溶剂热法合成聚乙烯吡咯烷酮包覆的镍纳米线(PNNWs), 诱发了多种电磁损耗机制来衰减电磁波(EW)，其中介电损耗占主导地位，磁损耗、电流损耗和谐振效应仅起辅助作用。相关成果以“Magnetic Field-Induced Synthesis of One-Dimensional Nickel Nanowires for Enhanced Microwave Absorption”为题发表于国际期刊《先进材料界面》(Advanced Materials Interfaces, 2022, 2201604)。

　　近年来，电磁波广泛应用于各种电子、雷达和无线设备中，在给人类生活带来便利的同时，也对环境污染和人类健康造成了危害。在众多已被研究的微波吸收剂中，一维磁性纳米线材料因其优异的机械性能、大的长径比和优异的电子传输性能而备受关注。目前，镍纳米线具有耐腐蚀性强、大的各向异性场、饱和磁化强度高、千兆赫以上高Snoek极限等突出特性，已成为电磁波吸收的理想材料之一。然而，通过传统方法合成的镍纳米线表面光滑和磁性不足，抑制了EW穿过吸收体并作为热能耗散的过程。因此，迫切需要找到一种可以增加镍纳米线表面粗糙度和磁性能的制备方法，以增强其微波吸收性能。

　　研究人员利用外加磁场诱导的溶剂热法合成聚乙烯吡咯烷酮包覆的镍纳米线, PNNWs的形貌和性能呈现出磁场强度依赖性关系。在9T磁场下合成的9T-PNNW具有高的长径比、大的比表面积和良好的磁性能，从而赋予其优异的微波吸收性能。当厚度为4.5 mm时，在4.08 GHz处的达到最小反射损耗(29.82 dB)；当厚度为1.5 mm时，在14.4 GHz至18.0 GHz的有效吸收带宽可超过3.6 GHz。此材料诱发了多种电磁损耗机制来衰减电磁波，其中介电损耗占主导地位，磁损耗、电流损耗和谐振效应仅起辅助作用。这项工作为镍纳米线的合理设计和制备开辟了新的途径，更重要的是，磁场对吸收剂性能的调控具有参考意义。

　　研究工作获得国家重点研发计划(2021YFA1600202)、国家自然科学基金(U2032162)、合肥研究院院长基金(BJPY2021B06)、安徽省强磁场实验室方向基金(AHHM-FX- 2021-04)和合肥市自然科学基金(2021009)等项目的资助。论文链接：http://doi.org/10.1002/admi.202201604

　　图1. 9T-PNNW样品的EW衰减机制示意图。(a)EW入射，(b)界面极化，(c)磁损耗，(d)传导损耗和偶极极化