随着电子设备和无线通信技术的快速发展，电磁干扰（EMI）和辐射污染在民用和军事应用中变得越来越严重[1]。因此，开发轻质、薄型、宽带且具有高吸收效率的电磁波吸收材料引起了广泛的研究关注。然而，开发理想的微波吸收剂仍然是一个巨大的挑战，因为它需要强衰减能力、宽有效吸收带宽（EAB）、低密度和优化阻抗匹配的协同组合[2]。
传统的微波吸收材料，如CuS、MoS₂、ZnO和ZnAl₂O₄，表现出良好的电磁损耗特性[3]。然而，它们的实际应用常常受到复杂合成过程、高密度、化学稳定性不足和高生产成本的阻碍。相比之下，基于碳的材料由于其低密度、可调的介电特性和多样的微观结构而成为有前景的替代品[4]。典型的碳材料，包括石墨烯和还原氧化石墨烯（RGO），表现出优异的介电损耗能力。然而，它们过高的电导率往往导致严重的阻抗不匹配，极大地限制了微波吸收性能，除非与磁性组件结合使用。为了克服这一限制，将磁性金属或金属化合物引入碳基质中已被广泛采用，作为一种有效策略来改善阻抗匹配和增强电磁衰减。例如，Ji等人[5]制备了一种源自松针的碳材料。当松针与Fe和Co的质量比为1.5:1.414:0.509时，该材料在15.58 GHz时的最小反射损耗（RLmin）达到了−52.21 dB，有效吸收带宽（EABmax）为4.32 GHz。总体而言，这些内在属性使该材料成为高效的微波衰减候选材料，进一步凸显了其在实际工业规模应用中的巨大潜力。Su等人[6]报道了一种源自黑真菌的轻质多孔Fe/C吸收剂，表现出强微波吸收性能，最小反射损耗（RLmin为−51.14 dB，并且具有覆盖大部分X波段的宽有效吸收带宽。尽管基于金属的吸收剂（CuS、MoS₂、ZnO和ZnAl₂O₄）显示出强微波衰减，但它们的高密度和较差的耐腐蚀性限制了实际应用[7]。因此，将还原氧化石墨烯与磁性或介电组件（如CoFe[8]、ZnO[9]、MnFe₂O₄[10]、Fe₂O₃[11]和羰基铁）结合使用，已成为通过协同效应实现增强吸收性能的有效策略。
生物质衍生碳材料由于其可再生性、低密度和内在的多孔结构而成为有前景的微波吸收剂，这些结构为电磁衰减提供了丰富的界面[12]。尽管碳基材料（如石墨烯）具有高电导率和大的比表面积，但它们的过高电导率导致阻抗匹配不良和高生产成本，限制了实际应用[13]。因此，将磁性金属引入生物质衍生碳中已被广泛采用，以实现介电和磁损耗的协同效应。然而，引入金属组分不可避免地增加了材料密度和制造成本，同时可能影响化学稳定性，这突显了需要轻质、成本效益高且结构优化的生物质基吸收材料[14]。
生物质材料具有由长期生物进化形成的复杂有序结构。甘薯是一种广泛可获得的农业产品，是一种低成本的、可再生的碳前体。值得注意的是，自然昆虫侵扰引入了一种独特的生物蚀刻过程，其中昆虫的取食活动部分挖掘了生物质基质。这种生物介导的过程自主生成了分层多孔结构、丰富的晶格缺陷和无序的碳域。尽管这种形态演化在传统材料合成中很少被利用，但它为在碳化之前预工程化多孔碳结构提供了一条新颖且可持续的途径[15]。
受昆虫诱导的自然生物侵蚀的启发，开发了一种使用被昆虫侵扰的甘薯作为生物质前体的生物蚀刻策略来构建分层多孔碳材料。通过系统比较原始材料、被昆虫侵扰的材料和被昆虫损伤的材料，阐明了生物蚀刻在调节微观结构演化和微波吸收行为中的作用。结果表明，生物工程化的分层孔结构和富含缺陷的碳框架协同促进了介电损耗和阻抗匹配。来自昆虫活动的缺陷和残留官能团作为有效的偶极极化位点，而互连的多孔结构增强了电磁波的多次内部散射和反射，从而提高了衰减效率。这项工作建立了一种可持续的、受生物学启发的策略，用于合理设计高性能的生物质衍生微波吸收剂，有效地将自然生物过程与先进的功能材料工程相结合。
