黄威等：核壳结构复合吸波材料研究进展 .549· 由于材料的形态和结合状态的特殊性，对电磁波的 的多重散射效应 吸收在以下两个方面表现得尤为突出： (2)界面极化.材料的介电损耗能力主要来自 (1)多重散射.电磁波在介质内部与微粒相互 极化损耗】，极化损耗可进一步分为离子极化、电 作而形成的反射构成多重散射路径，拓宽散射路径 子极化、偶极取向极化和界面极化（空间电荷极 能够拓展电磁波的传播路径，进一步增强电磁波的 化).界面极化一般出现在异质的系统中，例如核- 吸收能力[9-0]核壳结构的吸波材料往往具备多 壳界面，由界面上的电荷积累和分布不均匀造成，产 孔甚至中空的结构2]，这种结构导致介质体系比表 生的弛豫过程可有效衰减电磁波[24].She等s]发 面积增加，因此特别有利于多重散射效应的发挥. 现在C@MnO,椭圆形的介电体系中，只需要通过调 例如Tian等[2]对比了Fe,04、C、Fe,0,@C和Fe304 节其长径比例即可准确地调节其阻抗匹配性，从而 @Air@C四种材料的吸波性能，发现Fe,O,@C核 实现材料的宽频强吸收.图1为利用电子显微全息 壳结构的吸波性能明显优于单纯的Fe3O,和C.而 分析获得的电荷在C@MnO,核壳界面处的分布情 将空气界面引入F0,核心和碳壳层之间，其吸波 况，其中暖色区域和冷色区域分别代表正负电荷的 性能得到进一步提高.虽然Fe3O,@C和FeO,@ 分布，颜色的明暗程度代表电荷密度波动的强弱. Air@C反射损耗随厚度变化的趋势相似，但是 正负电荷区分明显，说明界面极化强度大.而内界 Fe,O,@Air@C拥有更宽的有效带宽，这种结果的 面电荷密度的波动大于外界面电荷密度的波动，说 产生源于Fe,O,@Air@C比FeO,@C拥有更多的 明内界面空间的极化作用对介电损耗的影响更明 空位，能为散射提供更多的活性位点，进而产生更强 显.这为界面极化的存在提供了最为直观的证据. ( (e) 外界面 100m 内界面 图1C@M0,电子显微全息分析图.(a)原始透射电镜图；(b)电子全息重构的电荷分布图：(c)全息图框中区域放大图的] Fig.1 Electron microscopic hologram of C@Mn0,:(a)original TEM image;(b)charge distribution map reconstructed by electron holography; (e)enlarged view of the boxed region of the hologram[2s] 另外，由于核壳结构吸波材料的组成较为复杂， 磁参数来表示.为预测核壳结构材料的等效电磁参 电磁间的相互作用引起的吸波机制也呈现出非常复 数，Liu等[2]和曲兆明等2列分别建立了等效介电常 杂的态势，因此其电磁参数已不能用单一组分的电 数以及等效磁导率的预测模型，分析认为核壳结构黄 威等: 核壳结构复合吸波材料研究进展 由于材料的形态和结合状态的特殊性,对电磁波的 吸收在以下两个方面表现得尤为突出: (1)多重散射. 电磁波在介质内部与微粒相互 作而形成的反射构成多重散射路径,拓宽散射路径 能够拓展电磁波的传播路径,进一步增强电磁波的 吸收能力[19鄄鄄20] . 核壳结构的吸波材料往往具备多 孔甚至中空的结构[21] ,这种结构导致介质体系比表 面积增加,因此特别有利于多重散射效应的发挥. 例如 Tian 等[22]对比了 Fe3O4 、C、Fe3O4@ C 和 Fe3O4 @ Air@ C 四种材料的吸波性能,发现 Fe3O4 @ C 核 壳结构的吸波性能明显优于单纯的 Fe3O4和 C. 而 将空气界面引入 Fe3O4核心和碳壳层之间,其吸波 性能得到进一步提高. 虽然 Fe3 O4 @ C 和 Fe3 O4 @ Air@ C 反射损耗随厚度变化的趋势相似,但 是 Fe3O4@ Air@ C 拥有更宽的有效带宽,这种结果的 产生源于 Fe3O4@ Air@ C 比 Fe3O4 @ C 拥有更多的 空位,能为散射提供更多的活性位点,进而产生更强 的多重散射效应. (2)界面极化. 材料的介电损耗能力主要来自 极化损耗[23] ,极化损耗可进一步分为离子极化、电 子极化、偶极取向极化和界面极化( 空间电荷极 化). 界面极化一般出现在异质的系统中,例如核鄄鄄 壳界面,由界面上的电荷积累和分布不均匀造成,产 生的弛豫过程可有效衰减电磁波[24] . She 等[25] 发 现在 C@ MnO2椭圆形的介电体系中,只需要通过调 节其长径比例即可准确地调节其阻抗匹配性,从而 实现材料的宽频强吸收. 图 1 为利用电子显微全息 分析获得的电荷在 C@ MnO2核壳界面处的分布情 况,其中暖色区域和冷色区域分别代表正负电荷的 分布,颜色的明暗程度代表电荷密度波动的强弱. 正负电荷区分明显,说明界面极化强度大. 而内界 面电荷密度的波动大于外界面电荷密度的波动,说 明内界面空间的极化作用对介电损耗的影响更明 显. 这为界面极化的存在提供了最为直观的证据. 图 1 C@ MnO2电子显微全息分析图. (a) 原始透射电镜图; (b) 电子全息重构的电荷分布图; (c) 全息图框中区域放大图[25] Fig. 1 Electron microscopic hologram of C@ MnO2 : ( a) original TEM image; ( b) charge distribution map reconstructed by electron holography; (c) enlarged view of the boxed region of the hologram [25] 另外,由于核壳结构吸波材料的组成较为复杂, 电磁间的相互作用引起的吸波机制也呈现出非常复 杂的态势,因此其电磁参数已不能用单一组分的电 磁参数来表示. 为预测核壳结构材料的等效电磁参 数,Liu 等[26]和曲兆明等[27]分别建立了等效介电常 数以及等效磁导率的预测模型,分析认为核壳结构 ·549·