通过硫化作用对NiCo2S4/MXene-氮掺杂碳气凝胶进行相工程调控，以增强其对电磁波的吸收能力

摘要

现代电子领域对电磁兼容性需求的不断增加，促使人们研发具有强衰减能力和宽带宽特性的轻质吸波材料。尽管已经取得了显著进展，但在保持高介电损耗的同时实现最佳阻抗匹配仍然是基于MXene的复合材料面临的一大挑战。本文采用硫化诱导的相工程方法，制备了NiCo₂S₄/MXene-氮掺杂碳（NiCo₂S₄/MXene-NC）分级气凝胶来解决这一问题。在该设计中，壳聚糖（CS）这种生物聚合物作为环保型交联剂，稳定了少层MXene纳米片，并通过水热组装和冷冻干燥过程促进了坚固的三维（3D）导电网络的形成。随后的硫化处理引发了NiCo₂O₄向NiCo₂S₄的原位相变，提高了电导率并产生了大量异质界面和缺陷。这种创新设计巧妙地结合了偶极极化、界面极化以及多重内部反射效应，在多孔网络中实现了协同作用，从而优化了阻抗匹配和电磁衰减性能。得益于这些结构和成分优势，优化后的NiCo₂S₄/MXene-NC-4气凝胶展现了出色的电磁波（EMW）吸收性能：在3.5毫米厚度时，其最小反射损耗（RL_min）达到了-55.7分贝；在2.0毫米厚度时，最大有效吸收带宽（EAB_max）达到了5.56吉赫。此外，雷达截面（RCS）模拟结果证实了其在不同入射角度下的优异电磁耗散能力。这项工作为通过集成结构设计和相调制来制造高性能电磁波吸波材料提供了范例，为下一代电磁兼容性应用提供了宝贵的研究思路。