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北航新闻网4月18日电（化宣）4月17日，北航化学学院王广胜教授团队报道了一种增强低频电磁波损耗的界面诱导双重钉扎机制。相关成果以“Interface-induced dual-pinning mechanism enhances low-frequency electromagnetic wave loss”为题，发表在《Nature Communications》上。北航化学学院博士研究生蔡博为第一作者，北航化学学院王广胜教授、北航物理学院刘利民教授、北航航空发动机研究院胡鹏飞副研究员为通讯作者，好用的足球竞彩app航空航天大学化学学院为第一单位、通讯单位。该工作获得国家自然科学基金支持。

在电磁波吸收材料的研制中，低频波段因阻抗匹配差、理论厚度高、反射损耗低以及电磁波损耗机制不明确等问题，成为了当前亟需解决的难点。研究者提出了一种界面诱导双重钉扎机制，并通过构建NiFe2O4 (NFO)@BiFeO3(BFO)@Polypyrrole (PPy) 的双层核壳结构来验证该机制。通过双层核壳结构所构建的磁电偏置界面可以在铁磁性NFO中引起磁矩的磁钉扎，在PPy中引起偶极旋转的介电钉扎。双重钉扎效应的产生优化了低频波段的阻抗，增强了低频波段的衰减，从而提高了低频电磁波吸收性能。这项工作提出的机制，为高性能低频吸收体的研究铺平了道路。研究者展示了该机制的基本原理以及利用该机制设计的双层核壳结构样品的相关表征（图1）。

图1 双层核壳NFO@BFO@PPy纳米粒子的合成路线和表征

通过交换偏置效应实现了反铁磁性BFO对铁磁性NFO的界面磁钉扎效应，有效改善了材料的磁晶各向异性，进而提高了低频磁导率，优化了低频波段的阻抗匹配（图2）。

图 2 磁钉扎机制示意图和实验证明

磁电驱动器NFO@BFO产生的内部偏置电场对偶极子的反转起到了电场钉扎的作用，加强了异质结构的介电弛豫损耗（图3）。

图 3 介电钉扎机制示意图和实验证明

该机制的样品在厚度为4.43mm时，最小反射损耗（RLmin）达到-65.30dB（最佳吸收效率为 99.99997%），而在15.0wt.%的低填充率下，有效吸收带宽几乎可以覆盖C波段（4.72 ~ 7.04 GHz），并具有较小的雷达反射截面积（图4）。

图 4 复合材料的电磁波吸收特性分析与比较

与近年来研究的低频电磁兼容材料相比（图5），本研究提出的双层核壳结构 NFO@BFO@PPy 复合材料在低频段具有大反射损耗、高吸收带宽、低填充量的综合雷达隐身能力，为先进低频电磁兼容材料的研究提供了有价值的指导。

图 5 NFO@BFO@PPy 复合材料与其他低频电磁波吸收材料的比较

本研究基于磁电耦合协同效应的双重钉扎机制的建立可以优化低频阻抗匹配和增强衰减能力，从而改善低频电磁波的有效损耗。电磁波吸收测试和模拟进一步从实验和理论两方面验证了这一机制的优越性。这项工作不仅为低频电磁波吸收材料的设计拓宽了道路，还能为电磁波吸收材料数据库的完善提供支持。

附：北航作者简介

第一作者

蔡博，好用的足球竞彩app航空航天大学化学学院博士研究生

2017年考入好用的足球竞彩app航空航天大学高等理工学院攻读学士学位，2021年保送化学学院攻读硕士研究生，2023年被录取为化学学院博士研究生。主要研究方向为吸波纳米复合材料可控制备和特性调控。以第一作者（共同作者）发表高水平论文3篇。参与多项国家自然科学基金面上项目。

通讯作者

王广胜，好用的足球竞彩app航空航天大学化学学院副院长、教授

主要从事于吸波、屏蔽、储能等方向的纳米复合材料可控制备和特性调控相关研究工作，在Nat. Commun., Adv. Funct. Mater., Nano-Micro Lett., Small等国际期刊上发表SCI论文110余篇（ESI 高被引论文11篇，热点论文1篇），H引用因子47，被引7000余次（单篇引用超100次论文23篇），授权发明专利7项。曾获好用的足球竞彩app市优秀博士学位论文、中国复合材料学会科学技术奖二等奖、好用的足球竞彩app市教学成果奖一等奖、吉林省自然科学奖二等奖等奖项。

刘利民，好用的足球竞彩app航空航天大学物理学院教授，博士生导师

国家级人才、海外高层次青年人才获得者。利用所发展的计算方法，通过计算模拟与实验相结合系统研究能源转换过程中的一些基础物理化学问题。迄今为止在国际刊物(Nat.Energy,Nat.Catal.,Nat.Nanotechnol.,Nat.Photonics,Nat.Commun.,J.Am.Chem.Soc.,PNAS等)上发表论文150余篇，近五年论文他引万余次，连续入选爱思唯尔中国高被引学者。现任Pogress in Nature Science:Materials International等期刊国际编委，中国材料协会计算材料学分会副秘书长，国际电化学协会委员。

胡鹏飞，好用的足球竞彩app航空航天大学航空发动机研究院副研究员，博士生导师

主要从事功能性微纳米材料的精准调控、结构表征与特性研究等方面的研究工作，在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Chem等期刊发表SCI论文20余篇 ，总被引700余次。作为负责人承担国家自然科学基金面上项目、青年项目，好用的足球竞彩app市自然科学基金青年项目，入选北航青年拔尖人才支持计划，博士后创新人才支持计划等。

论文的原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47537-5

（审核：刘克松）

编辑：贾爱平