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Magnetic porous N-doped carbon composites with adjusted composition and porous microstructure for lightweight microwave absorbers

材料科学 微观结构 多孔性 复合材料 兴奋剂 微波食品加热 多孔介质 碳纤维 复合数 光电子学 量子力学 物理
作者
Panbo Liu,Sai Gao,Yi Wang,Ying Huang,Fengtao Zhou,Peizhou Liu
出处
期刊:Carbon [Elsevier]
卷期号:173: 655-666 被引量:130
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2020.11.043
摘要

Abstract Composition and microstructure are two determinative factors for carbon-based absorbers, therefore, balancing the dual coordination possess a formidable importance in the final performance. In this paper, magnetic particles (Fe, Co and Ni) encapsulated in porous N-doped carbon as lightweight and efficient microwave absorbers are reported. The coordination assembly strategy is firstly used to fabricate metal-organic polymer coordination composites, then, these metal ions are in situ reduced by a carbonization process, resulting in magnetic porous N-doped carbon (Fe@PNC, Co@PNC and Ni@PNC) composites with adjusted composition and porous microstructure. Benefiting from the porous microstructure with large surface area, enhanced polarization loss and the synergetic effects between magnetic and dielectric loss, the composites exhibit unexceptionable attenuation ability. Concretely, the minimum reflection loss for Fe@PNC, Co@PNC and Ni@PNC reaches as high as −61.6 dB, −65 dB and −65.1 dB with the matched thickness of 2 mm, 2.5 mm and 3.5 mm, and the effective bandwidths are 5.3 GHz (at 3.4 mm), 6.7 GHz (at 2 mm) and 8.6 GHz (at 2.5 mm), respectively. This strategy provides not only a new guidance in the fabrication of carbon absorbers, but also a comprehension in the structure design and composition control through the chelating ability.
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