杭州电子科技小大教张雪峰教授团队Nature Co妹妹unications：传统挨算质料的功能化操做 – 质料牛

远日，杭州化操Nature Co妹妹unications正在线刊登了杭州电子科技小大教质料与情景工程教院张雪峰教授团队的电科大教队研分割文“Highly anisotropic Fe₃C microflakes constructed by solid-state phase transformation for efficient microwave absorption”。该工做操做电化教侵蚀往开金化格式从传总共析钢中患上到了磁性Fe₃C微米片，张雪做质经由历程克制等温淬水温度迷惑固态相变调控磁性Fe₃C微米片的峰教各背异性，并提醉出了劣秀的授团算质吸波功能，真现了传统挨算质料的妹妹功能化操做。

随着电子疑息足艺趋向下频化战小型化去世少，电磁干扰问题下场日益凸隐，料的料牛吸波质料可能经由历程收受电磁波的杭州化操格式削强导致消除了电磁干扰，因此患上到了人们的电科大教队普遍闭注。古晨已经普遍操做的张雪做质吸波质料尾要为磁性粉终，经由历程磁耗益机制将电磁波的峰教能量转化为热能，可是授团算质磁性质料受到斯诺克极限的限度，下频下的妹妹磁耗益才气慢剧降降，已经出法知足现有的统挨下频化操做需供。尽管人们经由历程将介电质料与磁性质料复开患上到了下频下功能劣秀的吸波质料，但磁性质料本征磁耗益功能的后退依然因此后里临的尾要挑战之一。

正在那项钻研中，钻研者提出经由历程固态相变调控磁性Fe₃C中形各背异性，从而劣化磁耗益功能的设念思绪。操做共析钢正在不开温度下等温淬水析出不开薄度的片状渗碳体(Fe₃C)，散漫电化教侵蚀往开金化将铁素体刻蚀，即可患上到具备无开各背异性的磁性Fe₃C微米片粉终，那一格式也更随意于小大规模制备。磁耗益功能战实际模拟批注，铁磁共振频率的后退物理去历于片层多少多中形激发的等效里内各背异性的删减。事实下场收现，正在550°C下等温淬水处置的Fe₃C微米片可能抵达最下的各背异性，正在11.56 GHz的频率下复磁导率真部可能抵达0.9，最小反射耗益抵达-52.09 dB (15.85 GHz, 2.90 妹妹)，实用收受带宽抵达2.55 GHz (1.20 妹妹, £-10 dB)。

那些下场为各背异性正不才频磁耗益才气中的熏染感动提供了不雅见识，并为设念下功能吸波质料提供了新的蹊径。此外，该格式也有看激发人们从其余传统挨算质料中患上到功能质料的钻研喜爱。

图1. Fe₃C微米片制备工艺示诡计。(a)Fe-C两元相图战共析钢等温淬水直线。经由历程克制等温淬水温度分说患上到了珠光体、索氏体战伸氏体。红色战蓝色条纹分说展现铁素体战渗碳体(Fe₃C)。其中，A展现奥氏体，B展现贝氏体，F展现铁素体，L展现液相，Ld/Ld’展现莱氏体，M展现马氏体，P展现珠光体，Mf展现马氏体修正竣事温度，Ms展现马氏体匹里劈头修正温度，S₀展现仄均层间距。(b)电化教侵蚀往开金化历程示诡计。正在此历程中红色的铁素体被侵蚀后患上到片状Fe₃C。

图2. 微挨算表征。(a)共析钢正在不开温度下等温淬水后的SEM图像，标尺为2 妹妹。分说正在不开温度下等温淬水后患上到的Fe₃C微米片(b)SEM图像战(c)TEM图像，标尺分说为10 妹妹战1 妹妹。(d)制备工艺示诡计。(a)珠光体微挨算及其电化教侵蚀往开金化示诡计。(e)不开等温淬水温度下的Fe₃C微米片薄度统计。

图3.磁耗益功能。6-14 GHz频段规模内的复磁导率(a)真部战(b)真部。灰色线条为魔难魔难测患上的数据，玄色线条经由历程LLG圆程拟开患上到。(c)不开温度等温淬水下的铁磁共振频率、实用收受带宽、反射耗益战Fe₃C微米片薄度。(d)比力不开硬磁质料的铁磁共振频率战复磁导率真部。(e) Fe₃C微米片正在6-14 GHz频段规模内的磁耗益角。

图4. 700℃等温淬水患上到的Fe₃C微米片的L-TEM表征。(a)正焦L-TEM图像战(b)红色框地域的部份放大大图，标尺为500 nm。(c)过焦L-TEM图像战(d)红色框地域的部份放大大图，标尺分说为2 妹妹战500 nm。(e)微磁教模拟患上到的磁化标的目的扩散图，颜色展现x标的目的的磁化份量，标尺为2 妹妹。(f)TIE格式患上到的磁化标的目的扩散图，颜色展现仄里内磁化标的目的，标尺为500 nm。

图5.微磁教模拟Fe₃C微米片的铁磁共振动做。(a)模拟患上到的不开等温淬水温度下Fe₃C微米片的复磁导率真部。(b) 700℃等温淬水患上到的Fe₃C微米片中振幅扩散图(15.1 GHz)及(c)红色线框的部份放大大图。(d) 700℃等温淬水患上到的Fe₃C微米片中相位扩散图(15.1 GHz)及(c)红色线框的部份放大大图。

链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45815-w

(责任编辑：今日焦点)