Yixuan Han#, Hua Guo#, Hua Qiu, Jinwen Hu, Mukun He, Xuetao Shi, Yali Zhang*, Jie Kong, Junwei Gu*. Multi-mechanism Decoupling for Low-frequency Microwave Absorption Hierarchical Fe-doped Co Magnetic Microchains, Advanced Functional Materials, 2025, 10.1002/adfm.202506803. 2023IF=18.5. （1区材料科学Top期刊）

https://doi.org/10.1002/adfm.202506803

Abstract

The rapid development of military and civilian electronic communication technology poses a severe challenge to controlling electromagnetic radiation pollution in the low-frequency microwave band. This study introduces a novel one-step feeding self-assembly and ripening strategy to synthesize 1D@2D magnetic microchains (Co@FexCo1-xOOH, CFC). The experimental and simulation results show that increasing the flux length and ordered orientation is very important to improve the absorption performance of one-dimensional magnetic absorber. The CFC-LC-E (long-chain CFC aligned along the electric field direction) prepared based on the above characteristics successfully achieves a high-performance microwave absorption effect, with a minimum reflection loss value (RLmin) of -66.4 dB. Notably, it maintains stable performance against oblique incidence (within 90o) and polarizations (transverse electric and transverse magnetic). This work offers novel ideas in the fabrication of 1D magnetic microwave absorbers and the analysis of microwave absorption mechanisms.

军民用电子通讯技术的快速发展对控制低频微波频段电磁辐射污染问题提出了严峻的挑战。材料微观（核壳结构）-宏观（定向结构）的可控设计和调控能有效解决不同场景下的电磁辐射污染问题。本文提出一步投料自组装-熟化的全新策略，通过磁场诱导将0D颗粒自组装成1D磁性微链，再通过奥氏熟化合成1D@2D磁性微链（Co@FexCo1-xOOH magnetic chain, CFC），形成丰富的晶体/晶体异质界面和磁电耦合网络。电磁仿真和微磁模拟结果表明，增大CFC的链长可以提升CFC的介电常数实部（5.2到29.6）和磁导率实部（1.2到1.3），将CFC沿电场方向排列可以提升CFC的介电常数实部（1.2到29.6），沿磁场方向排列可以提升CFC的磁导率实部（1.0到1.3），其实验与模拟结果相符，填补了一维填料分布状态调控复合材料电磁参数方面的理论与实验空白，摆脱了对利用半经验规则认知材料电磁损耗模式的依赖。基于上述特性制备的沿电场取向长链CFC（CFC-LC-E）成功实现了卓越的吸波效果，其最小反射损耗值（RLmin）达-66.4 dB。此外，该材料5G频段的吸波特性对不同极化模式和入射角度的电磁波均有效，对垂直极化和水平极化的宽入射角度（-90o到90o）电磁波均有极小的雷达散射截面积（RCS）（＜-15.0 dB?m2）。本工作不仅为低维磁性吸波剂的可控制备及其吸波机制解析方面提供了全新的思路，也有望对未来电子设备吸波组件的研发提供新的设计依据和基础理论指导。

论文亮点

1. 通过一步投料自组装-熟化法设计并合成了不同长径比的Fe掺杂Co核壳结构一维磁性吸波剂（CFC），当CFC长径比为400：1时，具有最强的电磁损耗能力，吸波性能最佳。

2. 通过磁场取向可轻松调控CFC的电磁响应模式，将CFC沿电场方向排列可以提升CFC的介电常数实部（1.2到29.6），沿磁场方向排列可以提升CFC的磁导率实部（1.0到1.3）。基于此，当CFC沿电场方向排布且厚度为2.3 mm时，最小反射损耗（RLmin）为-66.4 dB，有效吸波带宽（EAB）为0.5 GHz (4.7-5.2 GHz)。

3. 通过有限元法计算，沿电场方向排布的CFC在5G频段的吸波特性对不同极化模式和入射角度的电磁波均有效，对垂直极化和水平极化的宽入射角度（-90o到90o）电磁波均有极小的雷达散射截面积（RCS）（＜-15.0 dB?m2）。

第一作者：韩逸旋、郭华

邮件地址：hanyixuan@mail.nwpu.edu.cn, gh@nwpu.edu.cn

点击查看更多详情