哈尔滨工程大学AFM：掺杂 FeS/MoS2@N 的碳夹层纳米管表面极化损耗增强，可实现高性能电磁波吸收！

多界面和空心结构对于吸波材料的高性能电磁波吸收非常重要。本研究对空心夹层结构和实心双层结构的电磁波吸收性能进行了模拟，并发现空心夹层结构的功率损耗密度更高。研究还开发了一种硫化过程后的配体交换策略，成功制备出了FeS/MoS2@N掺杂碳夹心壁纳米管（FeMoS-SWCNTs）。实验结果显示，FeMoS-SWCNTs的电磁波吸收性能明显提高，这与模拟结果相一致。通过进一步的密度泛函理论计算，发现FeMoS-SWCNTs的介电性能提升是由于多个界面上的电子相互作用导致更强的界面极化效应，并且FeS/MoS2异质结构中更高的态密度增强了传导损耗。这些发现揭示了夹层壁纳米管结构与其介电损耗特性之间的关系，并提供了一种合理设计夹层壁纳米管的方法。

图6. A）FeMoS-SWCNTs 和 FeS-CNRs 的实部（ɛ'），B）虚部（ɛ"），C）介电损耗正切（tan 𝛿e）；D）FeS-CNRs 和 E）FeMoS-SWCNTs 的科尔-科尔曲线；F）FeS-CNRs 和 FeMoS-SWCNTs 的极化率和电导率。

图7. A）FeS/MoS₂、B）MoS₂/NC 和 C）FeS/NC 中电荷密度差的计算模型和图示，其中橙色（绿色）表示电荷积累（耗尽），Fe、Mo 和 S 原子分别以紫色、绿色和黄色显示；FeS/MoS₂ 接触前 D）和接触后 E）的能带图；F）FeS、MoS₂ 和 FeS/MoS₂ 的计算态密度（插图：费米能级的放大图）。

图8. A）FeS-CNRs 和 B）FeMoS-SWCNTs 的 RL 值的 3D 表示；C）FeMoS-SWCNTs 与其他已报道的 MOF 衍生吸收剂的综合性能比较。

这篇文章介绍了一种使用配体交换策略开发的一维中空形态材料FeMoS-SWCNTs。这种材料拥有多个界面，包括FeS/NC、MoS2/NC和FeS/MoS2界面。由于材料具有夹层壁的独特纳米管结构，因此FeMoS-SWCNTs表现出出色的电磁波吸收性能。在15.56 GHz时，反射损耗低至-53.01 dB，而在1.72 mm时，吸收带宽达到5.20 GHz。实验证明，管状结构和多界面对于增强电磁波能量衰减至关重要，尤其是在边缘和界面处。特别是，FeS/MoS2接口可增加FeMoS-SWCNTs的传导损耗。通过提供可控的合成方法，这项研究为设计用于高性能电磁波吸收应用的夹层壁纳米管提供了新的途径。

参考文献：

Y. Shen, Z. Ma, F. Yan, C. Zhu, X. Zhang, Y. Chen, Enhanced Interfacial Polarization Loss of FeS/MoS2@N-Doped Carbon Sandwich-Walled Nanotubes Enables High-Performance Electromagnetic Wave Absorption. Adv. Funct. Mater. 2025, 2423947.

DOI : 10.1002/adfm.202423947