磁性材料在傳統學科中具有重要的應用，例如信息存儲，傳感器，磁流體和雷達隱身。近年來，隨著納米材料科學技術的發展，不同磁響應材料的應用和開發越來越受到關注，特別是在提高存儲組件，微納米器件，生物醫學應用和電磁波能量轉換的潛力方面。

如今，精密儀器的電磁屏蔽和軍事裝備的偽裝能力都對電磁波的吸收提出了更嚴格的要求，尤其是在微波波段。因此，許多工作集中在制造有效的微波吸收或電磁干擾屏蔽材料上。電磁波分為兩個相互作用的分量：電場和磁場。對于純介電微波吸收（MA）復合材料，難以同時滿足熱穩定性，強損耗和寬帶吸收的問題，這限制了它們的實際應用。由于強烈的鐵磁諧振行為和疇壁位移，具有獨特性能的磁性材料成為MA候選材料。這些功能不可能在純電介質系統中體現。作為一種重要的功能材料，基于磁性的吸收器具有滿足苛刻要求的巨大潛力。由于出色的磁性，四氧化三鐵材料已經引起了在各種領域的廣泛應用，諸如數據存儲，生物醫學科學，傳感器，鐵磁流體和能量轉換。

通過控制磁性材料的生長，可以有效地調節表面磁結構和電磁響應行為，而這一直是一個巨大的挑戰。近日，復旦大學車仁超課題組通過將Kirkendall擴散應用于取向生長過程，開發了一種原位取向生長策略以構建微米級的Fe3O4–Fe3O4@C異質結。經過沉淀和相變過程，取向的Fe3O4八面體緊密地扎根于各向異性的Fe3O4@C體中，構造各種磁性結構并增強雜散磁場強度。合成后的磁電介質微球對電磁波表現出出色的能量轉換能力，包括強大的反射損耗（RL：-40.8 dB，2.0 mm）和超寬吸收區（?11.04 GHz，約占測試頻率的69％）！相關研究工作以“Orientation growth modulated magnetic-carbon microspheres toward broad band electromagnetic wave absorption”為題發表在國際著名期刊《Carbon》上。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862232030909X

圖1. 通過Kirkendall擴散效應和取向生長過程可能形成Fe3O4–Fe3O4@C異質結構的機理

圖2. 可能的電磁波損耗機理是：（a，b）磁耦合，（c）磁共振，（f）渦流損耗，（g）導電損耗，（h）界面極化和（i）磁性和碳質物質之間的協同作用

圖3?形貌SEM圖

圖4?吸波性能表征

圖5 Fe3O4–Fe3O4@C的TEM圖像（a），全息圖像（b），電場分布（c）和電荷密度分布（d）

綜上所述，作者對微米級的Fe3O4–Fe3O4@C異質結構復合材料進行了精確設計，其中涉及噴霧干燥，相變和原位定向再生。定向的Fe3O4多面體根植于Fe3O4@C體中，構造了獨特的表面磁結構。優化的Fe3O4–Fe3O4@C吸波材料表現出最大RL值為-40.8 dB，超寬吸收范圍，在僅2.0 mm的范圍內可從6.96到18 GHz覆蓋11.04 GHz。作者還探索了損耗機理，局部電荷密度分布表明，價電子在微米級界面區域中積累，這有利于提高介電損耗。粒子間發生各向異性的磁耦合，不僅擴大了響應范圍，而且提高了能量耗散強度（文：one end）

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