一维金属具有高导电性，易于形成有利于电子跳跃和迁移的网络。因此，它们作为吸波（MA）材料具有巨大的潜力。然而，当这些金属材料用作吸收剂时，高介电常数会导致阻抗匹配不良，从而阻止微波进入材料。为了改善阻抗匹配，金属通常与介电常数较低的材料（如金属氧化物）进行复合。金属/金属氧化物异质结的优点是具有平衡的阻抗匹配和衰减能力，这是评价材料吸波性能的两个主要指标。因此，构建一维金属基异质结构有望进一步提高复合材料的吸波性能。
前期工作中成功利用了Ti2SnC MAX相的纳米层状结构和化学键特性，规模化制备了Sn晶须，并实现不同填料比下吸波和屏蔽的双功能电磁防护应用。但其高导电性引起的强反射会带来二次污染的风险，以及较窄的有效吸波频带限制了其在电磁防护领域的发展。
本研究通过对Sn晶须不同温度的简单退火处理获得了一维Sn/SnOx芯-鞘状异质结构。500 ℃退火的异质结具有良好的MA性能，有效吸收带宽为5.3 GHz（仅1.7 mm），最小反射损耗值为- 51.97 dB，最大雷达散射截面（RCS）降低值为29.59 dB m2，证实了其良好的吸波和隐身能力。之后利用离轴电子全息技术直观地表征了金属-半导体（Sn-SnOx）异质界面处电荷密度的分布，证实了界面极化效应的增强。这项研究为低维金属基吸波器的设计提供了关键的指导。该工作以“One-dimensional core-sheath Sn/SnOx derived from MAX phase for microwave absorption”为题发表在中国硅酸盐学会与Elsevier B.V.出版集团联合创办的国际期刊Journal of Materiomics（IF=9.4）上。
图1 Sn晶须及其退火样品的SEM图
图2 Sn晶须及其退火样品的吸波性能分析
图3 Sn晶须及其退火样品的阻抗匹配分析
图4 Sn晶须和500 ℃退火样品的离轴电子全息图及电荷密度图
本研究通过简单地退火处理成功地将Sn晶须的有效吸收频带拓宽至5.3 GHz。研究发现，氧化物可以优化该芯-鞘结构的阻抗匹配，形成的金属-半导体异质结可以显著增强界面极化，从而耗散电磁波。这项研究首次证明了Sn/SnOx芯-鞘结构具有出色的MA性能，为电磁学、电化学、光电子学等各个领域的极性界面设计提供了一种简单的界面工程方法。
东南大学材料科学与工程学院为该论文第一完成单位，博士生胡飞越为第一作者，张培根副教授和孙正明教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金的支持。
【文章信息】
Feiyue Hu, Peigen Zhang*, Fushuo Wu, Zhihua Tian, Haifeng Tang, Bingbing Fan, Rui Zhang, Wenwen Sun, Longzhu Cai, and ZhengMing Sun*, One-dimensional core-sheath Sn/SnOx derived from MAX phase for microwave absorption, Journal of Materiomics, 2023, Accepted.
https://doi.org/10.1016/j.jmat.2023.07.014