استشهد بـ
رسائل النانو والميكرو
(2024) 16:221

تاريخ الاستلام: 29 مارس 2024
تم القبول: 18 مايو 2024
نُشر على الإنترنت: 17 يونيو 2024
© المؤلف(ون) 2024

الكلمات الرئيسية: تعددية الوظائف؛ أكسيد الجرافين المختزل/رغوات الكربون؛ الهياكل غير المتجانسة ثنائية وثلاثية الأبعاد من فاندرفالس؛ امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية؛ العزل الحراري

مع التقدم المستمر والسريع لتكنولوجيا الاتصالات الإلكترونية، توفر الأجهزة الإلكترونية الذكية الشائعة便利ًا في حياة الناس. في الوقت نفسه، تخفي أيضًا تلوثًا كهرومغناطيسيًا (EM) خطيرًا وتهدد صحة الناس [1-3]. وبالتالي، زاد التركيز على تصميم مواد وهياكل متميزة لتحسين أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية (EMW) بشكل فعال. وفقًا لمتطلبات التطبيق الفعلية، يتم تقييم المواد المرغوبة لامتصاص EMW ليس فقط من خلال خصائصها مثل “قوي”، “واسع”، “رقيق” و”خفيف الوزن”، ولكن أيضًا من خلال قدرتها العالية على التكيف البيئي مثل مقاومة التآكل الجيدة والثبات الحراري الفائق [4]. وبناءً عليه، تعتبر المواد الكربونية المشتقة من الكتلة الحيوية [5] أو المواد الكربونية المصنعة كيميائيًا من الأبعاد الصفرية (0D) إلى الأبعاد الثلاثية (3D) مثل أقفاص الكربون النانوية/الكرات المجهرية [6، 7]، ألياف الكربون النانوية (CNFs) [8]، الجرافين (G) [9]، وهلام الكربون [10] مرشحة جذابة للغاية لتطوير مواد امتصاص EMW المثالية بفضل توصيلها الكهربائي الاستثنائي، وجودتها الخفيفة، وثباتها الفيزيائي/الكيميائي العالي، وما إلى ذلك [11، 12]. للأسف، تعيق خاصية المطابقة الضعيفة للممانعة وآلية التوهين بشكل كبير تحسين أداء امتصاص EMW [13]. من أجل حل هذه المشكلات بشكل فعال، تم اقتراح طرق واستراتيجيات مختلفة. على سبيل المثال، قدم فريق كاو هندسة نانو-ميكرو جديدة، والتي يمكن أن تعدل الهيكل المسامي الداخلي لـ الألياف النانوية وتنظيم أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بشكل فعال من خلال تعزيز قدرتها على نقل الشحنات. والأهم من ذلك، يمكن توسيع هذه الاستراتيجية البسيطة لبناء هياكل ميكروية متنوعة لتشمل مواد وظيفية كهرومغناطيسية أخرى. أبلغ تشي وزملاؤه عن هندسة جلفانية رائدة لبناء هياكل نانوية من نوع نواة@غلاف لاستغلال ممتصات الموجات الكهرومغناطيسية الفعالة. بشكل مدهش، تم التحكم في تنوع تركيبة غلاف الجسيمات النانوية غير المتجانسة المكونة من معدن واحد أو ثنائي المعدن وتنظيمها كميًا من خلال هذه الاستراتيجية القابلة للبرمجة العامة. مؤخرًا، استخدم جي وزملاؤه استراتيجية هندسة الطور لتعزيز فقدان العزل من خلال تنظيم المرحلة غير المتبلورة/المتبلورة. الأغشية النانوية. استنتاجًا من النتائج، مقارنة بـ
المواد غير المتبلورة النقية والمعدنية العارية، أظهرت المركبات المصممة عرض نطاق امتصاص فعال (EAB)، والذي تم نسبه إلى الواجهة غير المتجانسة التي توفرها الهياكل الطورية المختلفة. وبالمثل، نجح رضا بيمانفار وفريق زانغ في تعزيز أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. المواد القائمة على من خلال التلاعب بالطور والشكل، على التوالي [17، 18]. بالإضافة إلى ذلك، اقترحت مجموعة وو هندسة الفراغات للمواد المخدرة بالسيلينيوم. والمشوب بالكبريت من خلال إضافة الأنيونات. مستفيدين من تفوق كبير في الموصلية الإلكترونية المحسنة والعديد من مراكز الاستقطاب الناتجة عن نقص الكبريت والسيلينيوم، تم تحسين أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بنجاح. بشكل عام، كشفت النتائج المبلغ عنها سابقًا أن أداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية قد تم تعزيزه بشكل كبير من خلال التنظيم الدقيق للشكل والميكروهياكل، والطور والمكونات، والعيوب وتأثيرات الواجهة.

الهياكل الهجينة ذات الأبعاد المختلطة، وخاصة الهياكل الهجينة من نوع فان دير فالس (vdWs)، هي بلا شك هياكل مرغوبة لبناء مواد عالية الأداء لامتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بفضل المساحة السطحية الكبيرة، والواجهات الوفيرة، والمكونات متعددة الأبعاد، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، قام بان وزملاؤه بتخليق هياكل هجينة متعددة الأبعاد، تتكون من لفائف كربونية ثلاثية الأبعاد، وغرافين ثنائي الأبعاد، وألياف كربونية أحادية البعد، وجزيئات نانوية صفرية الأبعاد. وفقًا للنتائج، يمكن تنظيم مطابقة المعاوقة وخصائص امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية من خلال تعديل معلمات نمو الألياف الكربونية والجزيئات النانوية. صمم فريق ليو وبنى هياكل هجينة متعددة الأبعاد من هلام الكربون المدعوم بالنيتروجين ثلاثي الأبعاد مع إضافة جزيئات نانوية صفرية الأبعاد من نيكل/منغنيز أكسيد. نتيجة لذلك، مقارنةً بهلام الكربون المدعوم بالنيتروجين ثلاثي الأبعاد النقي، فإن الدمج في الموقع لجزيئات نيكل/منغنيز أكسيد صفرية الأبعاد قد عدل بشكل كبير من قدرة الامتصاص وحقق عرض نطاق امتصاص واسع للغاية. مؤخرًا، قام وو وزملاؤه ببناء مركبات مختلطة من جزيئات نانوية سيلينيد صفرية الأبعاد@أوراق كربونية ثنائية الأبعاد@ألياف كربونية أحادية البعد لتطبيقات متعددة الوظائف. فيما يتعلق بأداء امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية الاستثنائي للمركبات، فإن ذلك يُعزى بشكل رئيسي إلى التأثير التآزري المدمج مع الشبكات الموصلة الجيدة، والفراغات الواسعة، والواجهات الهجينة الغنية. بالإضافة إلى الامتصاص القوي.
وستكون المواد الممتصة لموجات الكهرومغناطيسية ذات النطاق الترددي الواسع، والمثالية، والتي تتمتع باستقرار ممتاز ومرونة لتلبية الطلبات المتزايدة في البيئة العملية المتغيرة، اتجاهًا بحثيًا رئيسيًا في المستقبل. ومع ذلك، لا يزال دمج الوظائف المتعددة بما في ذلك قدرة امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية، والحماية من الحرارة، ومقاومة التآكل في المواد الكربونية يواجه تحديات كبيرة حتى الآن.

بالنظر إلى الجوانب المقدمة، تم تصميم وتصنيع هياكل فريدة من نوعها من أكسيد الجرافين المختزل/رغوات الكربون (RGO/CFs) ثنائية وثلاثية الأبعاد بدقة من خلال التجفيف بالتجميد، وامتصاص الغمر والمعالجة الحرارية. أشارت النتائج المستخلصة إلى أن هياكلها ومكوناتها الفريدة أدت إلى تأثير الربط من خلال تحسين مطابقة المقاومة وزيادة قدرات فقدان العزل، مما أدى إلى امتصاص كبير لموجات الكهرومغناطيسية، ومقاومة جيدة للتآكل بالإضافة إلى أداء عزل حراري جيد لهياكل RGO/CFs vdWs ثنائية وثلاثية الأبعاد. وبناءً عليه، لم تُظهر أعمالنا فقط مسارًا فعالًا لإنتاج هياكل RGO/CFs vdWs ثنائية وثلاثية الأبعاد، بل قدمت أيضًا استراتيجية تجميع مختلطة الأبعاد لتطوير مواد كربونية متعددة الوظائف ذات إمكانيات كبيرة في بيئات معقدة ومتغيرة.

في تجربة نموذجية، تم تحضير CGFs ثلاثية الأبعاد من خلال عملية تجفيف بالتجميد مزودة بمعدات بسيطة. في البداية، كانت صفراء تم الحصول على المسحوق كعامل تعديل اللزوجة من التحلل الحراري لليوريا. و مسحوق تم تفريقه بالموجات فوق الصوتية في الماء المقطر لـ 30 دقيقة للتحضير تعليق مائي. بعد ذلك، تم dispersing مسحوق الكيتوزان (2.4 جرام) بالكامل في التعليق المذكور أعلاه. بعد ذلك، تم حقن حمض الأسيتيك الجليدي (1.2 مل) في الكيتوزان. تعليق مائي تحت التحريك المغناطيسي لتخليق الكيتوزان الأصفر/g-C سابق الهيدروجيل. ثم، كل 13 جرام من الكيتوزان تم نقل الهيدروجيل إلى حديقة زجاجية ووضعه في درجة حرارة الغرفة حتى اختفى الفقاعة. بعد ذلك تم تجميده عند حوالي. كانت قوالب الجليد
تمت إزالته بعد معالجة التجفيف بالتجميد للحصول على CGFs خلوية ثلاثية الأبعاد.

أولاً، يمكن تخليق أكسيد الجرافين ذو الطبقات القليلة باستخدام الطريقة المبلغ عنها سابقًا [25]. بشكل خاص، تم وضع الألياف الكربونية الصفراء في الفرن عند لمدة 48 ساعة لتعزيز تفاعل الربط المتقاطع. بعد ذلك، تم استخدام الماء المنزوع الأيونات لتنظيف CGFs لإزالة حمض الأسيتيك الجليدي المتبقي. يجب عصر CGFs الرطبة المستخرجة قدر الإمكان لإزالة الماء المنزوع الأيونات الزائد. في نفس الوقت، تم تحضير تشتتات مائية من GO بتركيزات مختلفة (2، 4، و تم الحصول على ( ) عن طريق تفريق كميات مختلفة من أكسيد الجرافين (40 و80 و120 ملغ) في 20 مل من الماء المقطر لمدة 30 دقيقة، على التوالي. بعد ذلك، تم غمر الألياف الكربونية المعزولة بشكل منفصل في تركيزات مختلفة من تشتت أكسيد الجرافين تحت التحريك حتى تشبعها، والتي تم وضعها بعد ذلك في مجفف بالتجميد لإنتاج هياكل هتروستركتشرز GO/CGFs vdWs. لتسهيل الوصف، تم تسمية GO/CGFs الناتجة بمحتويات مختلفة من أكسيد الجرافين باسم G2/CGF وG4/CGF وG6/CGF، على التوالي. أخيرًا، تم كربنة هياكل GO/CGFs المجففة بالتجميد في (نموذج BTF-1200C، شركة أنهوي BEQ لتكنولوجيا المعدات المحدودة) لمدة ساعتين في الأرجون للحصول على الهياكل الهرمية RGO/CFs vdWs المقابلة، والتي تم الإشارة إليها باسم و ، على التوالي. للمقارنة، تم الحصول على الألياف الخلوية ثلاثية الأبعاد بدون ارتباط صفائح RGO ثنائية الأبعاد من خلال عملية الكربنة المباشرة للألياف الكربونية. بهدف استكشاف تأثير درجة حرارة الكربنة بعمق، تم أخذ G2/CGF كموضوع بحث، وتمت عملية الكربنة أيضًا تحت 600 و لإنتاج الهياكل غير المتجانسة RGO/CFs المقابلة (المسماة R2/CF-600 و R2/CF-700).

لضمان المراحل، الشكل، رسم الخرائط للعناصر وتركيبات العينات، تم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح بالإصدار (FE-SEM)، جهاز الطيف الكهروضوئي للطاقة المشتتة (EDS)، طيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، طيف رامان، وجهاز الطيف الضوئي للأشعة السينية.
تم إجراء (XPS) ومقياس حيود الأشعة السينية (XRD) بشكل متتابع. للتحقيق في خصائص امتصاص EMW، تم الحصول على العينات (15، 20، و تم خلطها مع البارافين للضغط في سلسلة من الأشكال الدائرية (قطر داخلي 3.0 مم وقطر خارجي 7.0 مم). تم استخدام محلل شبكة متجهية لقياس معلماتها الكهرومغناطيسية باستخدام طريقة الخط المحوري من 2.0 إلى 18.0 جيجاهرتز.

كما هو موضح بشكل تخطيطي في الشكل 1a، يمكن تصنيع هياكل فانديرفالز RGO/CFs ثنائية وثلاثية الأبعاد بكفاءة على نطاق واسع من خلال ثلاث خطوات بسيطة متتالية: (i)

الحصول على CGFs بواسطة تقنية التجفيف بالتجميد، (ii) تحضير GO/CGFs من خلال عملية الامتصاص الغمر والتجفيف بالتجميد الثانوي، و(iii) التكوين النهائي لهياكل vdWs الهجينة RGO/CFs ثنائية وثلاثية الأبعاد عبر عمليات الكربنة اللاحقة. مثل السابق
تمتلك الهياكل الهجينة RGO/CFs vdWs كثافة منخفضة جدًا تبلغ حوالي والتي يتم حسابها بناءً على أبعاد 35 مم قطرًا و3 مم ارتفاعًا. كما هو موضح في الشكل 1ب، مع أخذ عينة R2/CF كمثال، يمكن دعمها بسهولة بواسطة ورقة
دون أي تغيير في شكلها الخارجي، مما يؤكد الميزات الفائقة الخفة لهياكل RGO/CFs. توضح الشكل 1c طيف FIIR لـ CGFs و G2/CGF و CFs و R2/CF. يكشف تحليل منحنيات FIIR لـ CGFs و G2/CGF أن قمم -OH تخضع لانزياح أحمر واضح من حوالي 3430 إلى حوالي. ، والتي تُنسب بشكل أساسي إلى ظهور الروابط الهيدروجينية الناتجة عن وجود حمض الأسيتيك الجليدي الزائد [27]. نظرًا لمجموعاتها الوظيفية المحتوية على الأكسجين المشابهة في GO والكيتوزان، تعرض عينات CGFs وG2/CGF منحنيات FIIR مشابهة، تظهر القمم المميزة للمجموعات المحبة للماء. بالمقارنة مع CGFs وG2/CGF، فإن نتائج FIIR لـ CFs و تظهر العينات أن هذه القمم المميزة لـ و (داخل تقلصت، و و تختفي شدة القمم بشكل ملحوظ، مما يشير إلى تقليل المجموعات المحبة للماء في الكيتوزان وأكسيد الجرافين خلال عملية التحلل الحراري [23]. علاوة على ذلك، لا يزال الذروة تُنطق من CFs و R2/CF المستخرجة، مما يفيد في تحفيز الاستقطابات لتقليل EMW. كما هو موضح في الشكل 1d، تُظهر CFs و RGO/CFs المستخرجة الذروات الواسعة للكربون الجرافيتي عند و ، على التوالي [28]. بشكل خاص، يشير اختفاء قمة الحيود المرتبطة بـ GO في نمط XRD إلى النجاح في تقليل GO، وهو ما يتماشى مع تحليل FTIR. بالإشارة إلى التقارير السابقة، لا توجد قمة حيود واضحة لـ ( ) يظهر، مما يدل على التحلل الكامل لعدد قليل بعد التحلل الحراري [29]. للتحقيق بشكل أعمق في كيمياء السطح للعينات، تم إجراء قياس XPS. تظهر طيف المسح XPS لـ CFs و RGO/ CFs ، و قمم مميزة في الشكل 1e، مما يوفر دليلاً قوياً على إضافة النيتروجين. مدار R2/CF (الشكل 1f)، يتم تحليل الطيف كتركيب من ثلاثة قمم مميزة: 288.0، 285.6، و284.6 إلكترون فولت، والتي تت correspond إلى ، و [30]. كما هو موضح في الشكل 1g، N طيف XPS لـ تم تقديم العينة لتأكيد تكوين الروابط للنيتروجين، مما يشير إلى وجود النيتروجين المؤكسد، والنيتروجين الجرافيتي، والنيتروجين البيرولي، والنيتروجين البيريديني، على التوالي [31]. بالإضافة إلى ذلك، يتم مقارنة الأطياف عالية الدقة. و تشير النتائج لـ R4/CF (الشكل S1a، b) و R6/CF (الشكل S1c، d) إلى وجود مكونات مركبة مشابهة. من المعروف أن النيتروجين البيرولي والنيتروجين البيريديني كمراكز استقطاب والنيتروجين الجرافيتي كمعزز لفقدان التوصيل يساعدان في تحسين تشتت الموجات الكهرومغناطيسية.

لدراسة هياكلها بشكل أعمق، تم توصيف CGFs السابقة وGO بواسطة FE-SEM وTEM في الشكل S2. قبل المعالجة الحرارية، تظهر CGFs هيكلًا خشنًا ومسامات صغيرة (الشكل S2a، b) ويظهر GO صفائح نانوية ثنائية الأبعاد تشبه الدانتيل (الشكل S2c، d). بعد المعالجة، تم أيضًا دراسة CFs المحضرة وRGO/CFs بواسطة FE-SEM. من الشكل 2a1-a3، يظهر عينة CFs التي تم الحصول عليها تكوينًا متجانسًا يشبه الفافول مع سطح أملس نسبيًا. يمكن أن يُعزى تكوين القنوات الكثيفة إلى تشكيل بلورات الثلج والتسامي اللاحق تحت معالجة التجفيف بالتجميد. بالمقارنة مع CFs، تُظهر ملاحظات FE-SEM من الشكل 2b1-b3 أن القنوات مليئة بصفائح RGO النانوية على نطاق واسع وأن صفائح RGO النانوية ثنائية الأبعاد مثبتة بإحكام على سطح الهيكل ثلاثي الأبعاد لـ CFs عبر قوى فان der Waals، مما يبني هياكل غير متجانسة نموذجية من 2D/3D vdWs ويولد كميات كبيرة من واجهات صلبة-فارغة. لاختبار هذه الفكرة بشكل أكبر، تم الحصول على صور FE-SEM لـ R4-CF وتم تصويرها في الشكل 2c1-c3. تكشف التحقيقات أن تظهر هياكل أكثر خشونة وقنوات أكثر كثافة من عينة R2/CF بسبب ارتباط كمية أكبر من RGO. وعينة R4/CF تمثل أيضًا الهياكل الهجينة ثنائية وثلاثية الأبعاد vdWs، التي تتكون من رقائق RGO ثنائية الأبعاد وألياف CF ثلاثية الأبعاد. مع زيادة محتوى GO، تكشف ملاحظات SEM أن هيكل القناة في R6/CF يصبح أكثر ضبابية، وتكدس رقائق RGO بوضوح في مجموعات وتتجمع بشكل واضح على سطح الهيكل (الشكل 2d1-d3). لتحديد توزيع العناصر بشكل أكبر، تم الحصول على صور خرائط العناصر EDS لـ مقدمة في الشكل 2e1-e4. توضح النتائج أن عناصر و C موزعة بالتساوي في عينة R2/CF، وهو ما يتماشى مع تحليل XPS. بشكل عام، تظهر النتائج المكتسبة أن هياكل RGO/CFs ثنائية وثلاثية الأبعاد من نوع vdWs يمكن تصنيعها ببساطة وكفاءة من خلال المسار المقترح. من خلال تعديل التركيز الأولي لـ GO، يمكن التحكم بفعالية في محتوى RGO وشكل RGO/CFs المصممة. والأهم من ذلك، أن الهياكل الناتجة من RGO/CFs ثنائية وثلاثية الأبعاد من نوع vdWs تبني شبكات موصلة جيدة وتوفر واجهات وفيرة من الفراغ-الصلب، مما يعزز التشتت المتعدد، والانعكاسات، والتخفيف من EMW.

من أجل تأكيد التحليلات المذكورة أعلاه، تقدم الشكل 3 معلمات EM وظاهرة فقدان العزل. لـ CFs المكتسبة، R2/CF، R4/CF و R6/CF مع نسب التعبئة 15 و 20 و . بسبب الـ

الخصائص غير المغناطيسية لـ RGO والكربون [34]، و تحدد القيم خصائص امتصاص EMW للماصات المصممة، والتي تتعلق بسعة التخزين والتشتت، على التوالي [35]. بشكل بديهي، كما هو موضح في الشكل 3a-d، تظهر جميع العينات التدهور و القيم ضمن نطاق التردد المختبر، والتي تتماشى مع ظاهرة تشتت التردد للمواد الكربونية [36]. على وجه التحديد، و القيم (الشكل 3أ) لأسلاك CF ثلاثية الأبعاد مع نسبة تعبئة هي صغيرة نسبيًا، حيث تنخفض من 5.501 إلى 3.289، ومن 1.411 إلى 0.892، على التوالي. مع زيادة تحميل الحشوة، و قيم CFs مع نسب التعبئة 20 و تتراوح من 6.519 إلى 3.535 و ، 7.688-3.915 و “، على التوالي. مشابهة للنتائج السابقة [37]، يجب أن تُعزى القيم المنخفضة نسبيًا من السماحية المعقدة لعينة الألياف الكربونية ثلاثية الأبعاد إلى كمية التعبئة غير الكافية، مما يجعل من الصعب تشكيل شبكة موصلة كاملة. و قيم (الشكل 3ب) لـ R2/CF مع نسب تعبئة مختلفة هي كما يلي: 6.162-2.753 و
1.984-0.907، 9.385-4.695 و 4.019-2.370، 11.449-5.319 و 7.268-2.540. وعينة R2/CF المصممة تقدم قيمًا أعلى بكثير من و أكثر من CFs ثلاثية الأبعاد بنفس نسبة التعبئة، مما يدل على القدرة المحسنة على تخزين وتخفيف طاقة EMW. تُعزى هذه الحالات إلى ارتباط رقائق RGO ثنائية الأبعاد بـ CFs ثلاثية الأبعاد، مما يساهم في بناء الهياكل غير المتجانسة ذات الأبعاد المختلطة vdWs وتشكيل شبكة موصلة كثيفة، مما يسرع من هجرة الإلكترونات وعملية القفز [38، 39]. للتحقق من الاستنتاج أعلاه، تقدم الأشكال 3c و 3d قيم السماحية المعقدة لـ و عينات مع نسب الحشو المختلفة. كما تم التكهن، و قيم من لا تزال أعلى بكثير من بنسب التعبئة نفسها، وهو ما يرجع أساسًا إلى التكديس التدريجي لرقائق RGO معًا وتقليل حجم المسام، مما يؤدي إلى زيادة الموصلية الكهربائية. المقارنة المرئية و القيم (كما هو موضح في الشكل 3e) لعينات CFs و R2/CF و R4/CF و R6/CF تؤكد المزيد من التحليلات والنتائج المجهرية الإلكترونية، مما يشير إلى
تعديل فعال للمعلمات الكهرومغناطيسية بعد دمج RGO. كما تشير قيم معامل فقدان العزل الكهربائي إلى أن CFs و RGO/CFs تظهر اتجاهًا تصاعديًا مستمرًا عندما يزيد نسبة التعبئة من 15 إلى (كما هو موضح في الشكل 3f)، مما يدل على قدرتها المحسنة على فقدان العزل [40]. علاوة على ذلك، تظهر النتائج المقارنة أيضًا أن الهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs vdWs تظهر قدرات فقدان عزل متفوقة مقارنة بـ CFs.

لدراسة أداء امتصاصهم لموجات الكهرومغناطيسية، تم الحصول على قيم فقدان الانعكاس (RL) استنادًا إلى نظرية خط النقل والمعادلات المقابلة (المعادلة S1) و(المعادلة S2) في المعلومات الداعمة [41، 42]. كما هو موضح في الشكل 4a-d، تكشف خرائط الألوان ثلاثية الأبعاد لفقدان الانعكاس أن
قيم CF ، ، و عينات بنسبة الحشو من هم ، و -20.07 ديسيبل. مواقع الترددات المقابلة لها وسمكها المتطابق ( القيم هي 4.0 جيجاهرتز و 7.85 مم، 12.8 جيجاهرتز و و و 1.66 مم، على التوالي. علاوة على ذلك، تعرض عينات CFs المستخرجة (الشكل S3)، R2/CF (الشكل 4e)، R4/CF (الشكل 4f) و R6/CF (الشكل 4g) قيم EAB تبلغ 5.6، 6.2، 6.0، و 5.8 غيغاهرتز. والقيم المقابلة القيم هي 2.72 و 2.27 و 2.04 و 1.92 مم، على التوالي. للمقارنة، توضح الشكل S4 معلمات EM وأداء الامتصاص لـ GO النقي. بلا شك، تؤدي المعلمات EM المنخفضة للغاية إلى أداء ضعيف جداً. ما هو

أكثر، ثابت التوهين ( ) منحنيات لـ CFs و تم عرض CFs المحسوبة بناءً على المعادلة S3 في الشكل S5. الارتفاع التدريجي تشير قيم RGO/CFs إلى تعزيز قدرات التخفيف من الموجات الكهرومغناطيسية مقارنةً بـ CFs. بشكل أكثر وضوحًا، تقدم الشكل 4h قيم المقارنة لـ ، EAB وما يتوافق معه لـ CFs، R2/CF، R4/CF، و عينات، التي تؤكد بشكل أكبر خصائص امتصاص EM و EMW القابلة للتعديل للهياكل الهجينة RGO/CFs من نوع vdWs من خلال تنظيم إدخال RGO. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء نتائج المقارنة (كما هو موضح في الشكل S6) بين CFs و R2/CF بناءً على نظرية مطابقة ربع الطول الموجي. من ذلك، تقع جميع النقاط المقابلة لسمك التردد تقريبًا على المنحنى المحاكى، مما يشير إلى التوافق الجيد بين النتائج النظرية والتجريبية [43]. وبالتالي، فإن العينة المصممة R2/CF تظهر امتصاصًا قويًا.
القدرات، EAB الواسع بالإضافة إلى سماكات مطابقة صغيرة، والتي هي ماصات EMW جديدة للغاية.

لتحقيق تأثير درجة حرارة المعالجة الحرارية، تم التحقيق بعمق في التركيب، الأشكال وخصائص امتصاص EMW لـ R2/CF-600 و R2/CF-700 التي تم الحصول عليها. من الشكل 5a، يكشف تحليل XRD أن R2/CF-600 و R2/CF-700 المُعدة حديثًا تظهر قمم حيود متشابهة، والتي تشبه تلك التي تم الحصول عليها من R2/CF. علاوة على ذلك، تظهر الهياكل غير المتجانسة RGO/CFs زيادة في شدة قمم XRD المرتبطة بالكربون الجرافيتي مع زيادة درجة حرارة الكربنة من 600 إلى , مما يدل على الزيادة التدريجية في محتوى الكربون الجرافيتي. كما هو موضح في

الشكل 5ب، يكشف تحليل XPS عن وجود و C، والتي تتوزع أيضًا على عينات R2/CF-600 و R2/CF-700. بشكل واضح، تشير قمة O للعينات التي تم الحصول عليها إلى انخفاض محتوى الأكسجين مع زيادة درجة حرارة المعالجة الحرارية، مما يعني تحسين درجة الاختزال لـ G2/CGF. وفي الشكل S7، و الأطياف عالية الدقة لعينات R2/CF-600 و متاحة. بشكل خاص، تشير القمة القوية في الشكل S7أ وغياب قمة الجرافيت-N في الشكل S7ب أيضًا إلى انخفاض درجة الكربنة عند . على العكس، تشير القمة الضعيفة في الشكل S7ج وظهور قمة الجرافيت-N في الشكل S7د إلى تأكيد أعمق للاختزال عند . بالإضافة إلى ذلك، تم توفير أطياف رامان أيضًا. من الشكل 5ج، تعرض جميع العينات التي تم الحصول عليها قمتين مميزتين عند حوالي 1345 و تتوافق مع نطاق D و G [44]. ونسب شدة قمتها هي و 0.978. وتتناسب الزيادة التدريجية في القيمة مع التحول من الكربون غير المتبلور إلى بلورات نانوية جرافيتية بناءً على نموذج ثلاثي المراحل [45، 46]. وبالتالي، فإن الروابط الوفيرة في بلورات الجرافيت النانوية تولد مستوى ثنائي الأبعاد وبالتالي تقلل من المقاومة الكهربائية [47]. يمكن ملاحظة أن أطياف رامان تتوافق مع نتائج XRD و XPS المذكورة أعلاه. مثل R2/CF، تكشف تحقيقات SEM أن كل من R2/CF-600 (الشكل 5د-و) و R2/CF-700 (الشكل 5ز-ط) تعرض الهياكل غير المتجانسة 2D/3D vdWs التمثيلية حيث يتم تثبيت رقائق RGO ثنائية الأبعاد بشكل قوي على الهيكل الخلوي ثلاثي الأبعاد، مما يعني أنه يمكن تجاهل تأثير درجة حرارة المعالجة الحرارية على الشكل. باختصار، يتم تعديل محتوى الكربون الجرافيتي عن طريق تنظيم درجة حرارة المعالجة الحرارية، مما يسهل تحسين معايير EM وخصائص امتصاص EMW.
لتأكيد تأثير درجة حرارة الكربنة على أدائها، تم أيضًا دراسة معايير EM لعينات R2/CF-600 و R2/CF-700. كما تقدم عينات R2/CF-600 (الشكل 6أ) و R2/CF-700 (الشكل 6ب) القيم المتزايدة تدريجيًا لـ

و عندما يرتفع نسبة التعبئة من 15 إلى . علاوة على ذلك، تكشف النتائج أن هياكل RGO/CFs vdWs عند الشكل

نفس تحميل المادة تظهر تعزيزًا واضحًا في و و و القيم (كما هو موضح في الشكل 6ج)، مما يؤكد مزيدًا من تعديل أداء EM بواسطة درجة حرارة الكربنة. بالإضافة إلى ذلك، تشير خريطة 2D RL (كما هو موضح في الشكل 6د) إلى أن قيم EAB و لعينات R2/CF-700 عند هي 5.0 غيغاهرتز (من 13.0 إلى 18.0 غيغاهرتز) و -52.05 ديسيبل. وقيمها المقابلة لـ هي 1.85 مم و 3.32 مم عند تردد 7.8 غيغاهرتز، على التوالي. بالمثل، تعرض عينة R2/CF-700 التي تحتوي على نسبة تعبئة (الشكل 6هـ) أيضًا قيم و EAB تبلغ 14.80 ديسيبل و ، وسمكها المطابق هو 1.47 مم. وتؤدي القابلية العالية جدًا للتعقيد (الشكل 6و) إلى خصائص عدم تطابق المقاومة وخصائص امتصاص EMW الضعيفة لـ R2/CF-700 عند نسبة تعبئة

3.3 تحليلات حول الفرق في خصائص امتصاص EMW، محاكاة مقطع الرادار العرضي وآلية امتصاص EMW المحتملة بشكل عام، تشير خاصية مطابقة المقاومة المثلى إلى أن المزيد من EMW الساقط يتخلل إلى داخل الممتص، وهو أمر ضروري لتخفيف EMW اللاحق [49]. كما هو موضح في الشكل 7أ، ب، أخذ R2/CF مع نسب التعبئة كمثال، تشير مقارنة القيم إلى أن الهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs تحقق خاصية مطابقة مقاومة أفضل بكثير من CFs الأولية، مما يعني أن إضافة RGO تحسن خصائص مطابقة المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، تم تحقيق القيم و على أساس المعادلات (Eq. S4) و (Eq. S5) في المعلومات الداعمة لتقييم قدرات فقدان الاستقطاب والتوصيل، على التوالي [50،51]. لتحديد فقدان التوصيل بناءً على Eq. S7، تم الحصول على القيم لـ CFs و R2/CF الممتصات بناءً على نظام تأثير هول وتم إعطاؤها في الجدول S2. من الواضح أن CFs تظهر قيمة أصغر من من

زاوية السقوط لـ PEC و CFs و R2/CF، تشير القيم المحققة و لعينة R2/CF إلى الدور الرئيسي لفقدان التوصيل عند التردد المنخفض (أقل من حوالي 6.0 غيغاهرتز) وفقدان الاستقطاب ضمن نطاق التردد. علاوة على ذلك، تقدم R2/CF تحسينًا كبيرًا في القيم و مقارنةً بـ CFs في جميع الترددات المختبرة، مما يشير إلى تحسين واضح في قدرات فقدان الاستقطاب والتوصيل. للتحقق من فقدان الاستقطاب، تم رسم منحنيات كول-كول لـ CFs و RGO/CFs على أساس نظرية استرخاء ديباي وعرضت في الشكل S8 [52]. بشكل عام، يتوافق نصف دائرة وخط مستقيم طويل مع عملية استرخاء ديباي وفقدان التوصيل، على التوالي [53]. من الواضح، مقارنةً بـ CFs، تعرض RGO/CFs عددًا أكبر نسبيًا من نصف الدوائر بالإضافة إلى المناطق الخطية، مما يشير إلى تعزيز فقدان الاستقطاب في RGO/CFs. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها أن دمج RGO لبناء الهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs يعزز في الوقت نفسه خاصية مطابقة المقاومة وقدرات فقدان التوصيل والاستقطاب. يؤدي تأثير الربط إلى تعزيز خصائص امتصاص EMW. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء قياس مقطع الرادار العرضي (RCS) باستخدام تقنية محاكاة الكمبيوتر (CST). كما هو موضح في الشكل 7د، تكشف نتائج محاكاة CST أن اللوحة ذات الطبقة الموصلة المثالية (PEC) تعرض أقوى إشارة تشتت. بينما تعرض PEC المغطاة بـ CFs شدة إشارة أعلى بكثير من تلك المغطاة بـ R2/CF (بسمك 2.5 مم). هذه النتائج المتناقضة تؤكد أيضًا
أن معظم طاقة EMW يتم تخفيفها بشكل فعال بواسطة الهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs. كما هو مقارن في الشكل 7هـ، تعرض عينة R2/CF التي تم الحصول عليها أدنى قيم RCS (أقل من ) ضمن منطقة الزاوية مقارنةً بـ PEC و CFs، مما يتوافق جيدًا مع خصائص امتصاص EMW البارزة. من ناحية أخرى، تعرض R2/CF خاصية تخفي رادارية ملحوظة في التطبيقات العملية مقارنةً بـ PEC و CFs. يتم تفصيل مقارنة RGO/CFs المصممة مع الممتصات القائمة على الكربون الأخرى التي تم الإبلاغ عنها مؤخرًا في الجدول S3. بشكل عام، تعرض RGO/CFs الناتجة أداءً ممتازًا، مع دمج خصائص “قوي”، “واسع”، “رقيق” و “خفيف”.

بالإضافة إلى التجارب والتحليلات التي تم توضيحها سابقًا، يمكن الاستنتاج أن الرغوات الخلوية المسامية المصممة تمنح الممتص خاصية خفيفة الوزن وأداءً ممتازًا في امتصاص EMW. لفهم أكثر وضوحًا، يلخص الشكل 8 آليات تخفيف EMW القابلة للتصور للهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs. كشرط مسبق، تصحح المواد الخلوية المسامية المختلطة النموذجية خصائص عدم تطابق المقاومة بشكل كبير مقارنةً بالهيكل أحادي البعد. بناءً على مطابقة المقاومة المحسنة، يمكن لمعظم EMW الساقط أن يتخلل بشكل فعال إلى الممتصات المصممة RGO/CFs ويتسبب في انعكاسات وتشتت متعددة لتحقيق تخفيف الطاقة [54]. في الوقت نفسه، فإن رقائق RGO ثنائية الأبعاد و CFs ثلاثية الأبعاد هي

مرتبطين ببعضهم البعض لبناء الشبكة الموصلة الرائعة. مستفيدين من هجرة الإلكترونات والقفز بين بلورات الجرافيت النانوية، فإن فقدان التوصيل يسهل بكفاءة تحويل الطاقة من طاقة EMW إلى طاقة حرارية، وبالتالي تحقيق التوهين [55، 56]. بالإضافة إلى فقدان التوصيل، فإن فقدان الاستقطاب هو عامل حاسم آخر في تسريع توهين EMW. حيث توفر الهياكل غير المتجانسة 2D/3D vdWs والمكونات المركبة العديد من الواجهات غير المتجانسة مثل واجهات الصلب-الهواء، وواجهات المكونات المختلفة، حيث يحدث فقدان الاستقطاب الواجهوي عندما تتراكم الشحنات ذات الخصائص الكهربائية المختلفة على الواجهات غير المتجانسة [57، 58]. وعلاوة على ذلك، فإن فقدان الاستقطاب ثنائي القطب الناتج عن العيوب، والذرات غير المتجانسة، بالإضافة إلى المجموعات القطبية المتبقية داخل هياكل RGO/CFs vdWs تساهم أيضًا في توهين EMW المخترق [59، 60]. بشكل عام، فإن هذه الهياكل غير المتجانسة 2D/3D vdWs تعمل على تحسين خاصية مطابقة المعاوقة وتعزيز قدرة فقدان العازل، مما يساهم في أدائها الممتاز في امتصاص EMW.

لتحقيق التطبيق العملي، قمنا أيضًا بإجراء قياس مقاومة التآكل باستخدام تقنية القياس الكهروكيميائي لتوضيح استقرار هياكل RGO/CFs vdWs المصممة في الظروف القاسية المختلفة. في إجراء تجريبي نموذجي، تم غمر عينة R2/CF المستخرجة في محلول KOH ومحلول HCl ( ) لمدة 30 دقيقة، على التوالي. كما هو معروف، فإن القيمة الإيجابية العالية والقيمة المنخفضة تشير إلى مقاومة تآكل ممتازة للعينة [61]. من منحنيات تافل الموضحة في الشكل 9a، مقارنةً بـ و المحلول، تظهر عينة CF قيمة إيجابية عالية لـ وقيم صغيرة لـ في المحاليل و و و )، مما يشير إلى مقاومتها الأفضل للتآكل تحت الظروف المحايدة والقلوية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر نتائج قياسات طيف الامتداد الكهروكيميائي (EIS) (كما هو موضح في الشكل 9b) أن عينة R2/CF تعرض نصف قطر أكبر بكثير من قوس المعاوقة تحت محلولي NaCl وKOH مقارنةً بمحلول HCl، مما يدل على قدرة قوية على مقاومة نقل الشحنات وأداء جيد ضد التآكل. كما هو موضح في الشكل 9c، تم التأكيد مرة أخرى على أن العينة المستخرجة تتمتع بمقاومة تآكل ممتازة في
الظروف المحايدة والقلوية. بناءً على النتائج المذكورة أعلاه، يجب أن تُعزى الأداء الممتاز ضد التآكل إلى الاستقرار الفيزيائي/الكيميائي العالي لمواد الكربون، والهياكل الكثيفة، والخصائص الهيدروفوبية الممتازة. وتجنب الهيدروفوبية القوية لـ R2/CF (زاوية تماس الماء تصل إلى حوالي كما هو موضح في الشكل S9) اختراق وسط التآكل. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأداء الجيد للعزل الحراري يحمي أيضًا طبقات الطلاء الميكروويف من الأضرار الناتجة عن درجات الحرارة العالية [62]. وبناءً عليه، قدمنا مقارنة بديهية لخصائص العزل بين R2/CF ورغوة البولي يوريثان التجارية (PU) وطبقات عزل كلوريد البوليفينيل (PVC). من الجدير بالذكر أن جميع المواد تم إعدادها بسماكة 3.0 مم وكانت درجة حرارة التسخين . الشكل 9 د يقدم صور الأشعة تحت الحمراء الحرارية للعينات المجمعة في نقاط زمنية مختلفة تتراوح من 0 ثانية إلى 20 دقيقة. بصريًا، استقرت درجات حرارة PU وPVC عند حوالي ، بينما تبقى عند حوالي حتى 20 دقيقة، وهو ما يستفيد من الهيكل غير المتجانس عالي المسامية [63]. كما هو مقارن في الشكل 9e، فإن أداء الإشعاع الحراري لـ قابل للمقارنة أو حتى أفضل من ذلك للمادة التجارية، مما يشير إلى الآفاق الواعدة لهياكل RGO/CFs vdWs المصممة لدينا في التطبيقات العملية. تُعزى هذه الخاصية المرضية إلى المسامية العالية لهياكل R2/CF 2D/3D، والتي تطيل مسار نقل الحرارة وتضعف بشكل أكبر شدة توصيل الحرارة والإشعاع الحراري. بشكل أكثر بديهية، يمكن ملاحظة أداء العزل الحراري لـ R2/CF من خلال تسخين دورق يحتوي على 5 مل من الماء بدون وبتداخل باستخدام مصباح كحولي. كما يتضح من الشكل 9f، بعد وضع الدورق على شبكة الأسبستوس، يبدأ بخار الماء في الظهور خلال 10 ثوانٍ ويبدأ الماء في الغليان عند 60 ثانية. بعد ذلك، تم اختيار PU بسماكة 3.0 مم كفاصل تحكم، والذي تم وضعه بين شبكة سلك الأسبستوس والدورق. مع تأثير الحجب لـ PU، تم تمديد وقت ظهور البخار ووقت الغليان إلى 30 ثانية و2 دقيقة، على التوالي. ومع ذلك، يمكن ملاحظة أن PU يتشوه عند 10 ثوانٍ ويحدث تكلس واضح عند 30 ثانية. أخيرًا، تم إجراء نفس التجربة باستخدام R2/CF كفاصل. بشكل مذهل، يمكن للمرء أن يجد من الصور المكبرة (المسماة 3 و4) أن العديد من الفقاعات الدقيقة قد تشكلت في قاعدة الدورق عند 4 دقائق، ولا يزال يفشل في الغليان حتى بعد 10 دقائق. من الواضح أن R2/CF يظهر استقرارًا حراريًا أفضل بكثير من PU التجاري. بشكل عام، تشير هذه النتائج المواتية إلى أن R2/CF المصنع يمتلك أداءً بارزًا في مقاومة الحرارة وهو مناسب لقطاعات الطيران والفضاء والبيئات الأكثر تعقيدًا.

باختصار، يمكن هندسة وتصنيع الهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs بدقة من خلال تجفيف بالتجميد مبسط للغاية، وامتصاص الغمر، وتجفيف بالتجميد ثانوي وعمليات كربنة لاحقة. أشارت النتائج المستخلصة إلى أن إدخال RGO قد حسن بشكل كبير من خصائص مطابقة المعاوقة للهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs وزاد من قدراتها على فقدان الاستقطاب والتوصيل. ويمكن تعديل المعلمات الكهرومغناطيسية للهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs بشكل فعال من خلال تنظيم محتوى RGO ودرجة حرارة الكربنة. وبالتالي، فإن تأثير الربط لمطابقة المعاوقة المحسنة وقدرات فقدان العازل المعززة منح الهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs المصممة خصائص امتصاص EMW ممتازة. ونتيجة لذلك، عرضت قيمة منخفضة لـ وقيم EAB واسعة (6.2 جيجاهرتز). والأهم من ذلك، أن تصميم المكونات المعقول والهياكل غير المتجانسة متعددة الأبعاد ساهمت في خصائص تخفي رادارية ملحوظة، وأداء جيد ضد التآكل، بالإضافة إلى قدرات عزل حراري بارزة للهياكل غير المتجانسة 2D/3D RGO/CFs، مما يظهر إمكانات أكبر في الظروف المعقدة والمتغيرة.

شكر وتقدير تم تقديم الدعم المالي لهذا العمل من قبل مشاريع العلوم والتكنولوجيا في مقاطعة قويتشو لخطة منصة وفريق المواهب (GCC[2023]007)، ومؤسسة فوك ينغ تونغ التعليمية (171095)، ومؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية في الصين (11964006).

تعارض المصالح يعلن المؤلفون عدم وجود تعارض في المصالح. ليس لديهم أي مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية قد تؤثر على العمل المبلغ عنه في هذه الورقة.

الوصول المفتوح هذه المقالة مرخصة بموجب رخصة المشاع الإبداعي للاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع وإعادة الإنتاج في أي وسيلة أو تنسيق، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلفين الأصليين والمصدر، وتوفر رابطًا لرخصة المشاع الإبداعي، وتوضح ما إذا كانت قد تم إجراء تغييرات. الصور أو المواد الأخرى من طرف ثالث في هذه المقالة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة، ما لم يُشار إلى خلاف ذلك في سطر ائتمان للمادة. إذا لم تكن المادة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة واستخدامك المقصود غير مسموح به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، ستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر. لعرض نسخة من هذه الرخصة، قم بزيارة http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

معلومات إضافية النسخة الإلكترونية تحتوي على مواد إضافية متاحة على https://doi.org/10.1007/ s40820-024-01447-9.

Nano-Micro Lett. 14, 171 (2022). https://doi.org/10.1007/ s40820-022-00906-5
11. Z. Wu, H.W. Cheng, C. Jin, B. Yang, C. Xu et al., Dimensional design and core-shell engineering of nanomaterials for electromagnetic wave absorption. Adv. Mater. 34, 2107538 (2022). https://doi.org/10.1002/adma. 202107538
12. Y. Wang, Y. Yang, M. Miao, X. Feng, Carbon nanotube arrays@cobalt hybrids derived from metal-organic framework ZIF-67 for enhanced electromagnetic wave absorption. Mater. Today Phys. 35, 101110 (2023). https://doi.org/10.1016/j. mtphys.2023.101110
13. J. Yan, Z. Ye, W. Chen, P. Liu, Y. Huang, Metal Mo and nonmetal N, S co-doped 3D flowers-like porous carbon framework for efficient electromagnetic wave absorption. Carbon 216, 118563 (2024). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118563
14. M. Zhang, C. Han, W. Cao, M. Cao, H. Yang et al., A nanomicro engineering nanofiber for electromagnetic absorber, green shielding and sensor. Nano-Micro Lett. 13, 27 (2020). https://doi.org/10.1007/s40820-020-00552-9
15. B. Zhao, Y. Du, H. Lv, Z. Yan, H. Jian et al., Liquid-metalassisted programmed galvanic engineering of core-shell nanohybrids for microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 33(34), 2302172 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 202302172
16. P. Wu, X. Kong, Y. Feng, W. Ding, Z. Sheng et al., Phase engineering on amorphous/crystalline nanosheets for boosting dielectric loss and high-performance microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 34(10), 2311983 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 202311983
17. S. Seyedian, A. Ghaffari, A. Mirkhan, G. Ji, S. Tan et al., Manipulating the phase and morphology of nanoparticles for promoting their optical, magnetic, and microwave absorbing/shielding characteristics. Ceram. Int. 50(8), 1344713458 (2024). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.01.257
18. H. Zhang, J. Cheng, H. Wang, Z. Huang, Q. Zheng et al., Initiating VB-group laminated electromagnetic wave absorber toward superior absorption bandwidth as large as 6.48 GHz through phase engineering modulation. Adv. Funct. Mater. 32(6), 2108194 (2021). https://doi.org/10.1002/adfm. 202108194
19. J. Liu, L. Zhang, H. Wu, Anion-doping-induced vacancy engineering of cobalt sulfoselenide for boosting electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32(26), 2200544 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202200544
20. L. Liang, W. Gu, Y. Wu, B. Zhang, G. Wang et al., Heterointerface engineering in electromagnetic absorbers: new insights and opportunities. Adv. Mater. 34(4), 2106195 (2021). https:// doi.org/10.1002/adma. 202106195
21. J. Wang, L. Liu, S. Jiao, K. Ma, J. Lv et al., Hierarchical carbon fiber@MXene@MoS2 core-sheath synergistic microstructure for tunable and efficient microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 30(45), 2002595 (2020). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202002595
22. Y. Zhao, X. Zuo, Y. Guo, H. Huang, H. Zhang et al., Structural engineering of hierarchical aerogels comprised of multidimensional gradient carbon nanoarchitectures for highly
efficient microwave absorption. Nano-Micro Lett. 13(1), 144 (2021). https://doi.org/10.1007/s40820-021-00667-7
23. S. Wang, X. Zhang, S. Hao, J. Qiao, Z. Wang et al., Nitrogendoped magnetic-dielectric-carbon aerogel for high-efficiency electromagnetic wave absorption. Nano-Micro Lett. 16(1), 16 (2023). https://doi.org/10.1007/s40820-023-01244-w
24. S. Zhang, X. Liu, C. Jia, Z. Sun, H. Jiang et al., Integration of multiple heterointerfaces in a hierarchical 0D@2D@1D structure for lightweight, flexible, and hydrophobic multifunctional electromagnetic protective fabrics. Nano-Micro Lett. 15(1), 204 (2023). https://doi.org/10.1007/s40820-023-01179-2
25. X. Tang, C. Liu, X. Chen, Y. Deng, X. Chen et al., Graphene aerogel derived by purification-free graphite oxide for high performance supercapacitor electrodes. Carbon 146, 147-154 (2019). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.01.096
26. Y.Y. Wang, Z.H. Zhou, C.G. Zhou, W.J. Sun, J.F. Gao et al., Lightweight and robust carbon nanotube/polyimide foam for efficient and heat-resistant electromagnetic interference shielding and microwave absorption. ACS Appl. Mater. Interfaces 12(7), 8704-8712 (2020). https://doi.org/10.1021/acsami. 9b21048
27. X. Chen, M. Zhou, Y. Zhao, W. Gu, Y. Wu et al., Morphology control of eco-friendly chitosan-derived carbon aerogels for efficient microwave absorption at thin thickness and thermal stealth. Green Chem. 24(13), 5280-5290 (2022). https://doi. org/10.1039/d2gc01604d
28. W. Gu, J. Sheng, Q. Huang, G. Wang, J. Chen et al., Environmentally friendly and multifunctional shaddock peel-based carbon aerogel for thermal-insulation and microwave absorption. Nano-Micro Lett. 13(1), 102 (2021). https://doi.org/10. 1007/s40820-021-00635-1
29. R. Peymanfar, E. Selseleh-Zakerin, A. Ahmadi, Tailoring energy band gap and microwave absorbing features of graph-ite-like carbon nitride ( ). J. Alloys Compd. 867, 159039 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159039
30. C. Wei, M. He, M. Li, X. Ma, W. Dang et al., Hollow Co/ polyhedrons with enhanced synergistic effect for high-efficiency microwave absorption. Mater. Today Phys. 36, 101142 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2023. 101142
31. L. He, F. Weniger, H. Neumann, M. Beller, Synthesis, characterization, and application of metal nanoparticles supported on nitrogen-doped carbon: catalysis beyond electrochemistry. Angew. Chem. Int. Ed. 55(41), 12582-12594 (2016). https:// doi.org/10.1002/anie. 201603198
32. J. Tao, L. Xu, C. Pei, Y. Gu, Y. He et al., Catfish effect induced by anion sequential doping for microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 33(8), 2211996 (2022). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202211996
33. L. Liang, Q. Li, X. Yan, Y. Feng, Y. Wang et al., Multifunctional magnetic MXene/graphene aerogel with superior electromagnetic wave absorption performance. ACS Nano 15(4), 6622-6632 (2021). https://doi.org/10.1021/acsnano. 0c09982
34. J. Xiao, B. Zhan, M. He, X. Qi, X. Gong et al., Interfacial polarization loss improvement induced by the hollow
engineering of necklace-like pan/carbon nanofibers for boosted microwave absorption. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi. org/10.1002/adfm. 202316722
35. X. Jiang, X. Zeng, Y. Ning, F. Hu, B. Fan, Construction of dual heterogeneous interface between zigzag-like Mo-MXene nanofibers and small CoNi@NC nanoparticles for electromagnetic wave absorption. J. Adv. Ceram. 12(8), 1562-1576 (2023). https://doi.org/10.26599/jac.2023.9220772
36. Z. Wu, X. Tan, J. Wang, Y. Xing, P. Huang et al., MXene hollow spheres supported by a C-Co exoskeleton grow MWCNTs for efficient microwave absorption. Nano-Micro Lett. 16, 107 (2024). https://doi.org/10.1007/s40820-024-01326-3
37. X. Huang, G. Yu, Y. Zhang, M. Zhang, G. Shao, Design of cellular structure of graphene aerogels for electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 426, 131894 (2021). https://doi.org/ 10.1016/j.cej.2021.131894
38. M. Qin, L. Zhang, H. Wu, Dielectric loss mechanism in electromagnetic wave absorbing materials. Adv Sci (Weinh) 9(10), e2105553 (2022). https://doi.org/10.1002/advs. 202105553
39. X. Zhang, K. Qian, J. Fang, S. Thaiboonrod, M. Miao et al., Synchronous deprotonation-protonation for mechanically robust chitin/aramid nanofibers conductive aerogel with excellent pressure sensing, thermal management, and electromagnetic interference shielding. Nano Res. 17(3), 2038-2049 (2023). https://doi.org/10.1007/s12274-023-6189-6
40. Y. Li, X. Liu, X. Nie, W. Yang, Y. Wang et al., Multifunctional organic-inorganic hybrid aerogel for self-cleaning, heat-insulating, and highly efficient microwave absorbing material. Adv. Funct. Mater. 29(10), 1807624 (2019). https://doi.org/10.1002/ adfm. 201807624
41. Q. Liang, L. Wang, X. Qi, Q. Peng, X. Gong et al., Hierarchical engineering of air@ polypyrrole multicomponent nanocubes to improve the dielectric loss capability and magnetic-dielectric synergy. J. Mater. Sci. Technol. 147, 37-46 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jmst. 2022.10.069
42. T. Hou, Z. Jia, Y. Dong, X. Liu, G. Wu, Layered 3D structure derived from MXene/magnetic carbon nanotubes for ultrabroadband electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 431, 133919 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021. 133919
43. J. Yan, Y. Wang, W. Liu, P. Liu, W. Chen, Two-dimensional metal organic framework derived nitrogen-doped graphenelike carbon nanomesh toward efficient electromagnetic wave absorption. J. Colloid Interface Sci. 643, 318-327 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.04.040
44. W. Gu, J. Tan, J. Chen, Z. Zhang, Y. Zhao et al., Multifunctional bulk hybrid foam for infrared stealth, thermal insulation, and microwave absorption. ACS Appl. Mater. Interfaces 12(25), 28727-28737 (2020). https://doi.org/10.1021/acsami. 0c09202
45. Z. Wu, K. Tian, T. Huang, W. Hu, F. Xie et al., Hierarchically porous carbons derived from biomasses with excellent microwave absorption performance. ACS Appl. Mater. Interfaces 10(13), 11108-11115 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami. 7b17264
46. J. Cheng, L. Cai, Y. Shi, F. Pan, Y. Dong et al., Polarization loss-enhanced honeycomb-like nanoflowers/undaria pinnatifida-derived porous carbon composites with high-efficient electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 431, 134284 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134284
47. Y. Tian, D. Estevez, H. Wei, M. Peng, L. Zhou et al., Chitosanderived carbon aerogels with multiscale features for efficient microwave absorption. Chem. Eng. J. 421, 129781 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129781
48. T. Li, D. Zhi, Y. Chen, B. Li, Z. Zhou et al., Multiaxial electrospun generation of hollow graphene aerogel spheres for broadband high-performance microwave absorption. Nano Res. 13(2), 477-484 (2020). https://doi.org/10.1007/ s12274-020-2632-0
49. X. Huang, X. Liu, Y. Zhang, J. Zhou, G. Wu et al., Construction of nanosheets-skeleton cross-linked by carbon nanotubes networks for efficient electromagnetic wave absorption. J. Mater. Sci. Technol. 147, 16-25 (2023). https://doi.org/ 10.1016/j.jmst.2022.12.001
50. H. Zhao, Y. Cheng, Z. Zhang, B. Zhang, C. Pei et al., Bio-mass-derived graphene-like porous carbon nanosheets towards ultralight microwave absorption and excellent thermal infrared properties. Carbon 173, 501-511 (2021). https://doi.org/10. 1016/j.carbon.2020.11.035
51. D. Zhi, T. Li, Z. Qi, J. Li, Y. Tian et al., Core-shell heterogeneous graphene-based aerogel microspheres for high-performance broadband microwave absorption via resonance loss and sequential attenuation. Chem. Eng. J. 433, 134496 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.134496
52. T. Zhao, Z. Jia, J. Liu, Y. Zhang, G. Wu et al., Multiphase interfacial regulation based on hierarchical porous molybdenum selenide to build anticorrosive and multiband tailorable absorbers. Nano-Micro Lett. 16, 6 (2023). https://doi.org/10. 1007/s40820-023-01212-4
53. A. Feng, D. Lan, J. Liu, G. Wu, Z. Jia, Dual strategy of a-site ion substitution and self-assembled wrapping to boost permittivity for reinforced microwave absorption performance. J. Mater. Sci. Technol. 180, 1-11 (2024). https://doi.org/10. 1016/j.jmst.2023.08.060
54. K. Qian, S. Li, J. Fang, Y. Yang, S. Cao et al., intercalating MXenes assisted by -cyclodextrin for electromagnetic interference shielding films with high stability. J. Mater. Sci. Technol. 127, 71-77 (2022). https://doi.org/10.1016/j. jmst.2022.03.022
55. L. Yu, Q. Zhu, Z. Guo, Y. Cheng, Z. Jia et al., Unique electromagnetic wave absorber for three-dimensional framework engineering with copious heterostructures. J. Mater. Sci. Technol. 170, 129-139 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023. 06.024
56. H. Lv, Y. Yao, S. Li, G. Wu, B. Zhao et al., Staggered circular nanoporous graphene converts electromagnetic waves into electricity. Nat. Commun. 14, 1982 (2023). https://doi.org/ 10.1038/s41467-023-37436-6
57. S.H. Kim, S.Y. Lee, Y. Zhang, S.J. Park, J. Gu, Carbon-based radar absorbing materials toward stealth technologies. Adv.

Sci. 10(32), 2303104 (2023). https://doi.org/10.1002/advs. 202303104
58. X. Zhong, M. He, C. Zhang, Y. Guo, J. Hu et al., Heterostructured BN@Co-C@C endowing polyester composites excellent thermal conductivity and microwave absorption at C band. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202313544
59. Y. Li, Y. Qing, Y. Zhang, H. Xu, Simultaneously tuning structural defects and crystal phase in accordion-like derived from MXene for enhanced electromagnetic attenuation. J. Adv. Ceram. 12(10), 1946-1960 (2023). https:// doi.org/10.26599/jac.2023.9220799
60. X. Zeng, C. Zhao, X. Jiang, R. Yu, R. Che, Functional tailoring of multi-dimensional pure MXene nanostructures for significantly accelerated electromagnetic wave absorption. Small 19(41), 2303393 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 20230 3393
61. J. Zhou, D. Lan, F. Zhang, Y. Cheng, Z. Jia et al., Self-assembled cladding for corrosion resistant and frequencymodulated electromagnetic wave absorption materials from X-band to Ku-band. Small 19(52), 2304932 (2023). https:// doi.org/10.1002/smll. 202304932
62. H. Cheng, Y. Pan, X. Wang, C. Liu, C. Shen et al., Ni flower/ MXene-melamine foam derived 3D magnetic/conductive networks for ultra-efficient microwave absorption and infrared stealth. Nano-Micro Lett. 14(1), 63 (2022). https://doi.org/10. 1007/s40820-022-00812-w
63. Z. Guo, P. Ren, J. Wang, X. Hou, J. Tang et al., Methylene blue adsorption derived thermal insulating N, S-co-doped TiC/ carbon hybrid aerogel for high-efficient absorption-dominant electromagnetic interference shielding. Chem. Eng. J. 451, 138667 (2023). https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138667

Cite as
Nano-Micro Lett.
(2024) 16:221

Received: 29 March 2024
Accepted: 18 May 2024
Published online: 17 June 2024
© The Author(s) 2024

KEYWORDS Multifunctionality; Reduced graphene oxide/carbon foams; 2D/3D van der Waals heterostructures; Electromagnetic wave absorption; Thermal insulation

As the continuous and rapid progress of electronic communication technology, the popular intelligent electronic equipment brings convenience to people’s life. Meanwhile, it also hides serious electromagnetic (EM) pollution and threatens people’s health [1-3]. Consequently, the focus on designing outstanding materials and structures to effectively improve EM wave (EMW) absorption performances has increasingly intensified. According to the actual application requirements, the desired EMW absorption materials are appraised not only by the characteristics of “strong,” “broad,” “thin” and “lightweight,” but also by their high environmental adaptability such as good anti-corrosion and superior thermal stability [4]. Accordingly, biomassderived [5] or chemically synthesized carbon-based materials from zero dimension (0D) to three dimension (3D) such as carbon nanocages/microspheres [6, 7], carbon nanofibers (CNFs) [8], graphene (G) [9], and carbon aerogels [10] are deemed as the extremely attractive candidate substances for developing perfect EMW absorption materials relying with their extraordinary electrical conductivity, light quality, high physical/chemical stability, and so on [11, 12]. Unfortunately, the poor impedance matching characteristic and attenuation mechanism greatly hinder the improvement of EMW absorption performances [13]. In order to effectively solve these problems, different methods and strategies have been proposed. For examples, a new nano-micro engineering was presented by Cao’s team, which could modulate the inner porous structure of nanofibers and further effectively regulated the EMW absorption performances by boosting its charge transport capacity. More importantly, this simple strategy for constructing diverse microstructures could be extended to other EM functional materials [14]. Che and co-workers reported a pioneering galvanic engineering for constructing core@shell structure nanohybrids to exploit efficient EMW absorbers. Wondrously, the diversity of heterogeneous nanoparticle shell composition composed of single-metal or bimetallic was controlled and quantitatively regulated through this general programmable strategy [15]. Recently, Ji et al. employed phase engineering strategy to boost dielectric loss through regulating amorphous/crystalline heterophase of nanosheets. Concluding from the results, compared with
the pure amorphous and bare crystalline, the designed composites exhibited an effective absorption bandwidth (EAB), which was attributed to heterointerface provided by different phase structures [16]. Similarly, Reza Peymanfar et al. and Zhang’s team successfully promoted the EMW absorption performances of -based materials and through manipulating the phase and morphology, respectively [17, 18]. Additionally, Wu’s group proposed a vacancy engineering of Se -doped and S -doped through an anion-doping. Benefitting from much superiority of improved electronic conductivity and numerous polarization centers caused by vacancy sulfur and selenium, the EMW absorption performances were successfully optimized [19]. In general, the previously reported results revealed that EMW absorption performances were significantly boosted through the meticulous regulation of morphology and microstructures, phase and components, defect and interfacial effects.

Mixed-dimensional heterostructures, especially van der Waals (vdWs) heterostructures, are undoubtedly desirable structures for constructing high-performance EMW absorption materials by virtue of large specific surface area, abundant interfaces, multi-dimensional components, and so on [20,21]. For instance, Pan and his colleagues synthesized multi-dimensional heterostructures, which were composed of 3D carbon nanocoils, two-dimensional (2D) graphene, one-dimensional (1D) CNFs and 0D nanoparticles. According to the results, the impedance matching and EMW absorption characteristics could be regulated by modifying the growth parameters of CNFs and nanoparticles [22]. Liu’s group designed and constructed multi-dimensional hybridized structures of 3D N-doped carbon aerogels with attachment of 0D Ni/MnO nanoparticles. In consequence, compared with pure 3D N-doped carbon aerogels, in situ incorporation of 0D Ni/MnO particles greatly adjusted the absorption capacity and achieved a ultrawide absorption bandwidth [23]. Recently, Wu et al. constructed 0D selenide nanoparticles@2D carbon nanosheets@1D CNFs mixed-dimensional composites for multi-functional applications. With respect to the extraordinary EMW absorption performances of composites, it was mainly ascribed to the synergistic effect combined with good conductive networks, abundant space gap and rich heterointerfaces [24]. Besides the strong absorption
and wide bandwidth, perfect EMW absorbing materials with excellent stability and versatility to satisfy the everincreasing demands in the changeable practical environment will be a key research direction in the future. However, effectively incorporating the multiple functionalities including EMW absorption capability, heat protection, and resistant to corrosion into carbon materials still faces huge challenges so far.

Considering the presented aspects, herein, 2D/3D reduced graphene oxide/carbon foams (RGO/CFs) vdWs heterostructures were meticulously engineered and synthesized via freeze-drying, immersing absorption and thermal treatment. The obtained results suggested that their unique structures and components induced the linkage effect of optimized impedance matching and enhanced dielectric loss abilities, leading to the significant EMW absorption, good anti-corrosion as well as thermal insulation performances of 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures. Accordingly, our works not only demonstrated an efficient pathway to produce 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures, but also provided a facile mixed-dimensional assembly strategy to develop multifunctional carbon materials for the great potential in complex and variable environments.

In a typical experiment, the 3D CGFs were prepared through a simply equipped freeze-drying process. Initially, yellow powder as viscosity modifier was acquired by a thermal decomposition of urea. And powder was ultrasonically dispersed into deionized water for 30 min to prepare the aqueous dispersion. After that, chitosan powder ( 2.4 g ) was completely dispersed into the above dispersion. Subsequently, glacial acetic acid ( 1.2 mL ) was injected into the chitosan aqueous dispersion under magnetic stirring to synthesize the yellow chitosan/g-C hydrogel precursor. Then, each 13 g of chitosan hydrogel was transferred into glass garden and placed at room temperature until the bubble disappeared. After frozen at ca. , the ice templates were
removed after the vacuum freeze-drying treatment to obtain 3D cellular CGFs.

Firstly, few-layer GO could be synthesized using the previously reported route [25]. Particularly, the yellow CGFs were placed in the oven at for 48 h to further promote the cross-linking reaction. Afterward, deionized water was employed to clean the CGFs for removing the residual glacial acetic acid. The obtained wet CGFs should be squeezed as much as possible to remove excess deionized water. At the same time, GO aqueous dispersions with different concentrates ( 2,4 , and ) were obtained by ultrasonic dispersing different amounts of GO ( 40,80 , and 120 mg ) in 20 mL deionized water for 30 min , respectively. Next, the extruded CGFs were separately immersed into different concentrations of GO dispersions under stirring until they were saturated, which were subsequently placed into a freeze-dryer to produce GO/CGFs vdWs heterostructures. For easy description, the obtained GO/CGFs with different contents of GO were named as G2/CGF, G4/CGF and G6/ CGF, respectively. Finally, the lyophilized GO/CGFs heterostructures were carbonized at (model BTF-1200C, Anhui BEQ Equipment Technology Co, Ltd.) for 2 h in Ar to obtain the corresponding RGO/CFs vdWs heterostructures, which were denoted as and , respectively. For comparison, the 3D cellular CFs without 2D RGO nanosheets attachment were obtained through directly carbonization process of CGFs. Aiming at deeply exploring the influence of carbonization temperature, taking G2/CGF as a research object, the carbonization process was also carried out under 600 and to produce the corresponding RGO/CFs heterostructures (named as R2/CF-600 and R2/ CF-700).

For making sure the phases, morphology, elements mapping and compositions of samples, emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), Fourier transform infrared (FTIR) spectrum, Raman spectra, X-ray photoelectron spectrometer
(XPS) and X-ray powder diffractometer (XRD) were successively carried out. To investigate EMW absorption properties, the obtained specimens ( 15,20 , and ) were mixed with paraffin to compress into a series of toroidal shapes ( 3.0 mm inner diameter and 7.0 mm outer diameter). A vector network analyzer was used to measure their EM parameters using the coaxial-line method from 2.0 to 18.0 GHz .

As schematically depicted in Fig. 1a, 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures can be efficiently fabricated in a large scale through a simple consecutive three steps: (i)

obtaining CGFs by freeze-drying technique, (ii) preparation of GO/CGFs through immersing absorption and secondary freeze-drying process, and (iii) the finial formation of 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures via the subsequent carbonization processes. Like the previous
low-density EMW absorbers [26], RGO/CFs vdWs heterostructures have a very low density of ca. , which are calculated by the dimension of 35 mm diameter and 3 mm height. As shown in Fig. 1b, taking R2/CF sample as an example, can be easily supported by a leaf
without any alteration of its external form, confirming the ultra-lightweight features of RGO/CFs heterostructures. Figure 1c shows the FIIR spectra of CGFs, G2/CGF, CFs, and R2/CF. The analysis of FIIR curves for CGFs and G2/ CGF reveals that the -OH peaks undergo an evident red shift from ca. 3430 to ca. , which are primarily ascribed to the appearance of hydrogen bonds caused by the superfluous glacial acetic acid [27]. On account of their similar oxygen-containing functional groups of GO and chitosan, CGFs and G2/CGF samples display the similar FIIR curves, showing the characteristic peaks of hydrophilic groups. Compared to CGFs and G2/CGF, the FIIR results for CFs and samples reveal that these characteristic peaks of and (within ) are diminished, and the and peak intensities are significantly disappeared, which implies the reduction of hydrophilic groups in chitosan and GO during the pyrolysis process [23]. Furthermore, the peak is still pronounced from the obtained CFs and R2/CF, which is beneficial to induce polarizations for the attenuation of EMW. As provided in Fig. 1d, the obtained CFs and RGO/CFs show the broad peaks of graphitic carbon at and , respectively [28]. Specially, the disappearance of diffraction peak corresponding to GO in XRD pattern suggests the successful reduction of GO, which is consistent with the analysis of FTIR. With reference to the previous reports, no obvious diffraction peak of ( ) appears, demonstrating complete decomposition of few after pyrolysis [29]. To further investigate the surface chemistry of samples, the XPS measurement was conducted. The XPS survey spectrums of CFs and RGO/ CFs exhibit , and characteristic peaks in Fig. 1e, providing strong evidence of N -doping. In the orbit of R2/CF (Fig. 1f), the spectrum is deconvoluted as a combination of three characteristic peaks: 288.0, 285.6, and 284.6 eV , which correspond to , and [30]. In marked in Fig. 1g, the N XPS spectrum of sample is presented to further confirm the bonding configuration of N , which indicate the presences of oxidized- N , graphitic- N , pyrrolic- N and pyridinic- N , respectively [31]. Additionally, the comparison of the highresolution spectra and for R4/CF (Fig. S1a, b) and R6/CF (Fig. S1c, d) suggests the similar composite components. It is well known that pyrrolic-N and pyridinicN as polarization centers and graphitic- N as conduction loss enhancer help to improve the dissipation of EMW [32].

To further study their structures, the precursor CGFs and GO were characterized by FE-SEM and TEM in Fig. S2. Before thermal treatment, CGFs exhibit coarse skeleton and small pores (Fig. S2a, b) and GO shows typical 2D tulle-like nanosheets (Fig. S2c, d). After processing, the as-prepared CFs and RGO/CFs were also investigated by FE-SEM. From Fig. 2a1-a3, the obtained CFs sample manifests a uniform faveolate configuration with a comparatively smooth surface. The generation of the dense channels can be attributed to the formation of ice crystal and subsequent sublimation under the treatment of freeze-drying. Compared with CFs , the FE-SEM observations from Fig. 2b1-b3 demonstrate that the channels are filled with RGO nanosheets in large scale and 2D RGO nanosheets are firmly affixed to the 3D skeleton surface of CFs via the van der Waals forces, constructing a typical 2D/3D vdWs heterostructures and generating large quantities of solid-void interfaces. To further test this idea, FE-SEM images of R4-CF were gained and dipicted in Fig. 2c1-c3. The investigations reveal that the exhibits much rougher frameworks and denser channels than the R2/CF sample due to the attachment of much more RGO. And the R4/CF sample is also the representative 2D/3D vdWs heterostructures, which consists of 2D RGO nanosheets and 3D CFs. With a further increase in the GO content, the SEM observations reveal that the channel structure of R6/CF becomes more blurred, and RGO nanosheets clearly stack into clusters and evidently accumulate on the surface of skeleton (Fig. 2d1-d3). To further determine the elemental distribution, EDS elemental mapping images of are provided in Fig. 2e1-e4. The results illustrate that the elements of , and C are evenly distributed throughout the R2/CF sample, which is consistent with the XPS analysis. Overall, the acquired outcomes demonstrate that RGO/CFs 2D/3D vdWs heterostructures can be fabricated simply and efficiently through our proposed route. By adjusting the initial concentration of GO, the RGO content and morphology of designed RGO/CFs can be effectively manipulated. More importantly, the obtained 2D/3D RGO/ CFs vdWs heterostructures build the good conductive networks and provide abundant interfaces of void-solid, which promote the multiple scattering, reflections and attenuation of EMW [33].

For the sake of confirming the aforementioned analyses, Fig. 3 offers the EM parameters and dielectric loss tangent for obtained CFs, R2/CF, R4/CF and R6/CF with the packing ratios of 15,20 , and . Due to the

non-magnetic characterization of RGO and carbon [34], the and values determine EMW absorption characteristics of designed absorbers, which are related to storage and dissipation capacity, respectively [35]. Intuitively, as presented in Fig. 3a-d, all the samples exhibit the degraded and values within the tested frequency range, which is in line with the frequency dispersion phenomenon of carbon materials [36]. Specifically, the and values (Fig. 3a) for 3D cellular CFs with a filling ratio of are relatively small, which decrease from 5.501 to 3.289 , and 1.411 to 0.892 , respectively. With the increasing of filler loading, the and values of CFs with the filling ratios of 20 and range from 6.519 to 3.535 and , 7.688-3.915 and , respectively. Similar to the previous findings [37], the relatively low values of complex permittivity for 3D CFs sample should be ascribed to the insufficient filling amount, which makes it difficult to form a complete conductive network. The and values (Fig. 3b) of R2/CF with different filling ratios are as follows: 6.162-2.753 and
1.984-0.907, 9.385-4.695 and 4.019-2.370, 11.449-5.319 and 7.268-2.540. And the designed R2/CF sample presents much higher values of and than 3D CFs with a same filling ratio, demonstrating the improved ability to store and attenuate EMW energy. These situations are attributed to the attachment of 2D RGO nanosheets on 3D CFs contributing to construct the mix-dimensional vdWs heterostructures and form a dense conductive network, which accelerates electrons migration and hopping process [38, 39]. To further verify the above deduction, Fig. 3c, d presents the values of complex permittivity for and samples with the different filling ratios. As speculated, and values of are still significantly higher than that of at the same filling ratios, which is mainly due to the gradual stacking of the RGO flakes together and the further reduction of the pore size, resulting in higher electrical conductivity. The visualized comparison and values (as shown in Fig. 3e) of CFs, R2/CF, R4/CF and R6/CF samples further confirm the obtained analyses and SEM results, suggesting the
effective modulation of EM parameters after incorporation of RGO. And their dielectric loss tangent values also indicate that the CFs and RGO/CFs present the steadily upward trend when the filling ratio increases from 15 to (as depicted in Fig. 3f), implying their improved dielectric loss capacities [40]. Furthermore, the comparative outcomes also manifest that the 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures exhibit the superior dielectric loss abilities compared to CFs .

To study their EMW absorption performances, the reflection loss (RL) values were acquired on basis of transmission line theory and corresponding equations (Eq. S1) and (Eq. S2) in Supporting Information [41, 42]. As illustrated in Fig. 4a-d, the 3D RL color maps reveal that the
values of CF s, , , and samples with the filling ratio of are , and -20.07 dB . Their corresponding frequency locations and matching thicknesses ( ) values are 4.0 GHz and 7.85 mm , 12.8 GHz and and and 1.66 mm , respectively. Furthermore, the obtained CFs (Fig. S3), R2/CF (Fig. 4e), R4/CF (Fig. 4f) and R6/CF (Fig. 4g) samples display the EAB values of 5.6, 6.2, 6.0, and 5.8 GHz . And the corresponding values are 2.72 , 2.27, 2.04, and 1.92 mm , respectively. For comparison, Fig. S4 demonstrates the EM parameters and absorption performances of the pure GO. Without doubt, the extremely low EM parameters result in very poor performance. What is

more, the attenuation constant ( ) curves for CFs and CFs calculated based on Eq. S3 are showed in Fig. S5. The gradually rising values of RGO/CFs indicate the enhancement of EMW attenuation abilities compared to the CFs. More intuitively, Fig. 4h provides the comparison values of , EAB and corresponding for CFs, R2/CF, R4/CF, and samples, which further confirm the tunable EM and EMW absorption properties of 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures by regulating the introduction of RGO. Additionally, the comparison results (as presented in Fig. S6) between CFs and R2/CF based on quarter-wavelength matching theory were carried out. From that, all dots corresponding to the thickness-frequency nearly locate on the simulated curve, indicating the good coincidence between theoretical and experimental outcomes [43]. Consequently, the designed R2/CF sample exhibits the strong absorption
capabilities, broad EAB as well as small matching thicknesses, which is a super-duper novel EMW absorbers.

To investigate the influence of thermal treatment temperature, the compositions, morphologies and EMW absorption characteristics of obtained R2/CF-600 and R2/CF-700 were deeply investigated. From Fig. 5a, the analysis of XRD reveals that the as-prepared R2/CF-600 and R2/CF-700 display the alike diffraction peaks, which are similar to the obtained R2/CF. Furthermore, the RGO/CFs vdWs heterostructures exhibit the increasingly XRD peak intensities corresponding to graphitic carbon with the carbonization temperature increasing from 600 to , indicating the gradual increase in graphitic carbon content. As provided in

Fig. 5b, the XPS analysis reveals the presence of and C , which also distribute over the obtained R2/CF-600 and R2/ CF-700 samples. Distinctly, the declining O peak of the obtained samples suggests the reduced oxygen content with enhancing the thermal treatment temperature, which implies the improved reduction degree of G2/CGF. And in Fig. S7, and high-resolution spectra for R2/CF-600 and are provided. In particular, the strong peak in Fig. S7a and the missing graphitic-N peak in Fig. S7b also suggest the low degree of carbonization at . Conversely, the weakened peak in Fig. S7c and the emergence of graphitic-N peak in Fig. S7d further confirm the deepening of reduction at . In addition, Raman spectra are also provided. From Fig. 5c, all the obtained samples display two characteristic peaks at about 1345 and corresponding to D and G band [44]. And their peak intensity ratios are , and 0.978 . And the gradual increase in value coincides with the transformation from amorphous carbon to graphitic nanocrystals on basis of three-stage model [45, 46]. Thus, abundant
bonds in graphite nanocrystals generate a 2D plane and thus decrease the electrical resistivity [47]. One can see that the Raman spectra are accorded with the above-mentioned XRD and XPS outcomes. Same to R2/CF, the SEM investigations reveal that both the obtained R2/CF-600 (Fig. 5d-f) and R2/ CF-700 (Fig. 5g-i) display the representative 2D/3D vdWs heterostructures in which 2D RGO nanosheets firm anchoring to 3D cellular structure, which implies that the influence of heat treatment temperature on the morphology can be ignored. In short, the content of graphitic carbon is modulated by regulating the heat treatment temperature, facilitating the optimization of their EM parameters and EMW absorption properties.

To confirm the effect of carbonization temperature on their performance, EM parameters for R2/CF-600 and R2/ CF-700 samples were also investigated. The achieved R2/ CF-600 (Fig. 6a,) and R2/CF-700 (Fig. 6b) samples also present the gradually increasing values of and when the filling ratio raises from 15 to . Furthermore, the outcomes reveal that RGO/CFs vdWs heterostructures at a

same filler loading exhibit the evident enhancement in , and values (as presented in Fig. 6c), which further confirms the adjustment of EM performances by the carbonization temperature. Additionally, the 2D RL map (as presented in Fig. 6d) suggests that the EAB and values for R2/CF-700 sample at are 5.0 GHz (from 13.0 to 18.0 GHz ) and -52.05 dB . And their corresponding valuse are 1.85 mm and 3.32 mm at the frequency of 7.8 GHz , respectively. Equally, the obtained R2/CF-700 sample with a filling ratio (Fig. 6e) also displays the and EAB values of 14.80 dB and , and their matching thicknesses are 1.47 mm . And the too high complex permittivity (Fig. 6f) gives rise to impedance mismatching characteristic and poor EMW absorption properties of R2/CF-700 at a filling ratio [48]. Meanwhile, the other detailed EM parameters and absorption performances of both samples at different filling ratios are summarized in Table S1. According to the acquired outcomes, it is evident that the excellent EMW absorption performances of obtained 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures are also tailored by modulating the thermal treatment temperature.

Generally speaking, optimal impedance matching characteristic implies more incident EMW permeating into the interior of absorber, which is instrumental for the subsequent EMW attenuation [49]. As shown in Fig. 7a, b, taking R2/ CF with the filling ratios of as example, the comparison values indicate the designed 2D/3D RGO/ CFs vdWs heterostructures achieve the much better impedance matching characteristic than the initial CFs, implying that the RGO addition improves the impedance matching characteristics. Additionally, the and values were achieved on basis of equations (Eq. S4) and (Eq. S5) in Supporting Information to evaluate the polarization and conduction loss capabilities, respectively [50,51]. To determine the conductive loss based on Eq. S7, the values of CFs and R2/CF absorbers were acquired based on a Hall-effect system and are given in Table S2. It is apparent that the CFs exhibit the smaller value of than (Fig. 7c), implying the dominated contribution of polarization loss. Whereas,

the achieved and values for R2/CF sample point to the major role of conduction loss at low frequency (below ca. 6.0 GHz ) and polarization loss within frequency range. Moreover, R2/CF presents a significant enhancement in the and values compared to CFs in the whole tested frequency, indicating its apparently improved polarization and conduction loss capacities. In order to further verify the polarization relaxation loss, the Cole-Cole curves of CFs and RGO/CFs were drawn on the basic of Debye relaxation theory and are displayed in Fig. S8 [52]. Generally, a semicircle and long straight line corresponds to a Debye relaxation process and conduction loss, respectively [53]. Obviously, compared with CFs, RGO/CFs display relatively more semicircles in addition to linear regions, suggesting the enhancement of polarization loss in RGO/CFs. The obtained outcomes demonstrate that incorporating RGO to construct the 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures simultaneously improves the impedance matching characteristic, conduction and polarization loss abilities. The linkage effect leads to their boosted EMW absorption properties. Besides, the radar cross section (RCS) measurement was carried out employing computer simulation technology (CST). As shown in Fig. 7d, the CST simulation outcomes reveal that the plate of perfect conductive layer (PEC) displays the strongest scattering signal. Whereas the PEC coated by CFs present the much higher signal intensity than that covered by R2/CF ( 2.5 mm thick). These contrast results further
prove that most of EMW energy is effectively attenuated by 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures. As compared in Fig. 7e, the obtained R2/CF sample exhibits the lowest RCS values (less than ) within angle region than PEC and CFs, which corresponds well with the prominent EMW absorption properties. On the other hand, R2/CF exhibits significant radar stealth property in the practical applications compared with PEC and CFs. The comparison of the designed RGO/CFs with the other recently reported carbon-based absorbers is detailed in Table S3. Overall, the resulting RGO/CFs exhibit outstanding performances, incorporating the characteristic of “strong,” “broad,” “thin” and “light.”

Combined with the experiments and analyses demonstrated previously, it can be concluded that the designed cellular porous foams endow the absorber lightweight property and outstanding EMW absorption performances. For a more intuitive understanding, Fig. 8 summarizes the conceivable EMW attenuation mechanisms of 2D/3D RGO/ CFs vdWs heterostructures. As a prerequisite, their typical mixed-dimensional cellular porous materials greatly correct impedance mismatch characteristics compared to singledimensional structure. Based on the optimized impedance matching, most incident EMW can effectively permeate into the designed RGO/CFs absorbers and induced multiple reflection and scattering to achieve energy attenuation [54]. Meanwhile, the 2D RGO nanosheets and 3D CFs are

cross-linked with each other to construct the wonderful conductive network. Benefiting from electron migration and hopping along among graphite nanocrystals, the conduction loss efficiently facilitates energy transformation from EMW energy to thermal energy, thus achieving attenuation [55, 56]. Besides the conduction loss, polarization loss is another crucial factor in accelerating EMW attenuation. Therein, the foam-like 2D/3D vdWs heterostructures and composite components provide numerous heterogeneous interfaces such as solid-air interfaces, different components interfaces, where interfacial polarization loss occurs when the different electrical properties charges accumulate on the heterogeneous interfaces [57, 58]. Another one, the dipole polarization loss deriving from defects, heteroatoms dopant as well as remaining polar groups inside RGO/CFs vdWs heterostructures also contribute to the attenuation of penetrated EMW [59, 60]. Overall, these special 2D/3D vdWs heterostructures consumedly optimize the impedance matching property and promote the dielectric loss ability, which contribute to their excellent EMW absorption performances.

To investigate the practical application, we also conducted the corrosion resistance measurement using electrochemical measurement technique to further clarify the stability of designed RGO/CFs vdWs heterostructures in the various extreme conditions. In a typical experimental procedure, the obtained R2/CF sample was immersed in KOH solution solution and HCl solution ( ) for 30 min , respectively. As we all known, the high positive and low value imply the excellent corrosion resistance of sample [61]. From Tafel curves shown in Fig. 9a, compared to and solution, the CF sample exhibits a high positive and small values in the and and and ) solutions, implying its better corrosion resistance under the neutral and alkaline conditions. Additionally, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurement results (as presented in Fig. 9b) show that the R2/CF sample displays much larger radius of impedance arc under the NaCl and KOH solutions than HCl solution, indicating the strong charge transfer resistance ability and good anti-corrosion performance. As shown in Fig. 9c, it is once confirmed that the obtained sample has excellent corrosion resistance in
neutral and alkaline condition. Based on the above findings, the outstanding anti-corrosion performance should be attributed to the high physical/chemical stability of carbon materials, dense heterostructures and excellent hydrophobicity. And strong hydrophobicity of R2/CF (water contact angle up to ca. shown from Fig. S9) avoids the penetration of corrosion medium. Besides, good thermal insulating performance also protects microwave coating layers from high-temperature damage [62]. Accordingly, we provided intuitive comparison of insulation properties among R2/CF, commercial polyurethane (PU) foam and polyvinyl chloride (PVC) plate insulations. Notably, all of materials were set as 3.0 mm thick and the heating temperature was . Figure 9 d presents the thermal infrared photos of samples collected at various time points ranging from 0 s to 20 min . Visually, the detected temperatures of PU and PVC are stabilized at ca. , whereas remains at ca. even 20 min , which profits from the highly porous heterostructure [63]. As compared in Fig. 9e, the thermal radiation performance of is comparable to or even better than that of commercial material, implying the promising prospect of our designed RGO/CFs vdWs heterostructures in the practical applications. This satisfactory property is ascribed to the high porosity of 2D/3D R2/CF heterostructures, which extends the path of thermal transfer and further weakens the intensity of heat conduction and thermal radiation. More intuitively, the thermal insulation performance of R2/CF can be observed by heating a beaker containing 5 mL water without and with interlayer using a spirit lamp. As can be seen from Fig. 9f, after laying the beaker on asbestos mesh, water vapor begins to appear within 10 s and the water starts to boil at 60 s . After that, PU with 3.0 mm thick is selected as the control spacer, which is placed between the asbestos wire gauze and beaker. With the blocking effect of PU, steam emergence time and boiling time are extended to 30 s and 2 min , respectively. However, it can be seen that the PU deforms at 10 s and occurs apparently coking at 30 s . Finally, the same experiment was carried out using R2/CF as spacer. Amazingly, one can find from the enlarged images (named 3 and 4) that numerous minute bubbles have generated at the base of beaker at 4 min , it still fails to boil even after 10 min . It is evident that the R2/CF displays the much better thermal stability than the commercial PU. In general, these favorable outcomes indicate that the fabricated R2/CF owns the protruding thermal resistance performance and is suitable for aviation and space sectors and more complex environments.

In summary, multifunctional 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures could be meticulously engineered and synthesized via an oversimplified freeze-drying, immersing absorption, secondary freeze-drying and subsequent carbonization processes. The acquired outcomes indicated that the RGO introduction greatly optimized the impedance matching characteristics of 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures and improved their polarization and conduction loss capabilities. And the EM parameters of 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures could be effectively modulated by regulating the RGO content and carbonization temperature. Hence, the linkage effect of the optimized impedance matching and the enhanced dielectric loss capabilities endowed the designed 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures with the excellent EMW absorption properties. As a result, the displayed a low and broad EAB values ( 6.2 GHz ). More importantly, the reasonable components design and mix-dimensional vdWs heterostructures contributed to significant radar stealth properties, good corrosion resistance performances as well as outstanding thermal insulation capabilities of 2D/3D RGO/CFs vdWs heterostructures, displaying more great potential in complex and variable conditions.

Acknowledgements Financial support for this work was provided by Guizhou Provincial Science and Technology Projects for Platform and Talent Team Plan (GCC[2023]007), Fok Ying Tung Education Foundation (171095), and National Natural Science Foundation of China (11964006).

Conflict of interest The authors declare no interest conflict. They have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.

Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Supplementary Information The online version contains supplementary material available at https://doi.org/10.1007/ s40820-024-01447-9.

Nano-Micro Lett. 14, 171 (2022). https://doi.org/10.1007/ s40820-022-00906-5
11. Z. Wu, H.W. Cheng, C. Jin, B. Yang, C. Xu et al., Dimensional design and core-shell engineering of nanomaterials for electromagnetic wave absorption. Adv. Mater. 34, 2107538 (2022). https://doi.org/10.1002/adma. 202107538
12. Y. Wang, Y. Yang, M. Miao, X. Feng, Carbon nanotube arrays@cobalt hybrids derived from metal-organic framework ZIF-67 for enhanced electromagnetic wave absorption. Mater. Today Phys. 35, 101110 (2023). https://doi.org/10.1016/j. mtphys.2023.101110
13. J. Yan, Z. Ye, W. Chen, P. Liu, Y. Huang, Metal Mo and nonmetal N, S co-doped 3D flowers-like porous carbon framework for efficient electromagnetic wave absorption. Carbon 216, 118563 (2024). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118563
14. M. Zhang, C. Han, W. Cao, M. Cao, H. Yang et al., A nanomicro engineering nanofiber for electromagnetic absorber, green shielding and sensor. Nano-Micro Lett. 13, 27 (2020). https://doi.org/10.1007/s40820-020-00552-9
15. B. Zhao, Y. Du, H. Lv, Z. Yan, H. Jian et al., Liquid-metalassisted programmed galvanic engineering of core-shell nanohybrids for microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 33(34), 2302172 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 202302172
16. P. Wu, X. Kong, Y. Feng, W. Ding, Z. Sheng et al., Phase engineering on amorphous/crystalline nanosheets for boosting dielectric loss and high-performance microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 34(10), 2311983 (2023). https://doi.org/10.1002/adfm. 202311983
17. S. Seyedian, A. Ghaffari, A. Mirkhan, G. Ji, S. Tan et al., Manipulating the phase and morphology of nanoparticles for promoting their optical, magnetic, and microwave absorbing/shielding characteristics. Ceram. Int. 50(8), 1344713458 (2024). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.01.257
18. H. Zhang, J. Cheng, H. Wang, Z. Huang, Q. Zheng et al., Initiating VB-group laminated electromagnetic wave absorber toward superior absorption bandwidth as large as 6.48 GHz through phase engineering modulation. Adv. Funct. Mater. 32(6), 2108194 (2021). https://doi.org/10.1002/adfm. 202108194
19. J. Liu, L. Zhang, H. Wu, Anion-doping-induced vacancy engineering of cobalt sulfoselenide for boosting electromagnetic wave absorption. Adv. Funct. Mater. 32(26), 2200544 (2022). https://doi.org/10.1002/adfm. 202200544
20. L. Liang, W. Gu, Y. Wu, B. Zhang, G. Wang et al., Heterointerface engineering in electromagnetic absorbers: new insights and opportunities. Adv. Mater. 34(4), 2106195 (2021). https:// doi.org/10.1002/adma. 202106195
21. J. Wang, L. Liu, S. Jiao, K. Ma, J. Lv et al., Hierarchical carbon fiber@MXene@MoS2 core-sheath synergistic microstructure for tunable and efficient microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 30(45), 2002595 (2020). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202002595
22. Y. Zhao, X. Zuo, Y. Guo, H. Huang, H. Zhang et al., Structural engineering of hierarchical aerogels comprised of multidimensional gradient carbon nanoarchitectures for highly
efficient microwave absorption. Nano-Micro Lett. 13(1), 144 (2021). https://doi.org/10.1007/s40820-021-00667-7
23. S. Wang, X. Zhang, S. Hao, J. Qiao, Z. Wang et al., Nitrogendoped magnetic-dielectric-carbon aerogel for high-efficiency electromagnetic wave absorption. Nano-Micro Lett. 16(1), 16 (2023). https://doi.org/10.1007/s40820-023-01244-w
24. S. Zhang, X. Liu, C. Jia, Z. Sun, H. Jiang et al., Integration of multiple heterointerfaces in a hierarchical 0D@2D@1D structure for lightweight, flexible, and hydrophobic multifunctional electromagnetic protective fabrics. Nano-Micro Lett. 15(1), 204 (2023). https://doi.org/10.1007/s40820-023-01179-2
25. X. Tang, C. Liu, X. Chen, Y. Deng, X. Chen et al., Graphene aerogel derived by purification-free graphite oxide for high performance supercapacitor electrodes. Carbon 146, 147-154 (2019). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.01.096
26. Y.Y. Wang, Z.H. Zhou, C.G. Zhou, W.J. Sun, J.F. Gao et al., Lightweight and robust carbon nanotube/polyimide foam for efficient and heat-resistant electromagnetic interference shielding and microwave absorption. ACS Appl. Mater. Interfaces 12(7), 8704-8712 (2020). https://doi.org/10.1021/acsami. 9b21048
27. X. Chen, M. Zhou, Y. Zhao, W. Gu, Y. Wu et al., Morphology control of eco-friendly chitosan-derived carbon aerogels for efficient microwave absorption at thin thickness and thermal stealth. Green Chem. 24(13), 5280-5290 (2022). https://doi. org/10.1039/d2gc01604d
28. W. Gu, J. Sheng, Q. Huang, G. Wang, J. Chen et al., Environmentally friendly and multifunctional shaddock peel-based carbon aerogel for thermal-insulation and microwave absorption. Nano-Micro Lett. 13(1), 102 (2021). https://doi.org/10. 1007/s40820-021-00635-1
29. R. Peymanfar, E. Selseleh-Zakerin, A. Ahmadi, Tailoring energy band gap and microwave absorbing features of graph-ite-like carbon nitride ( ). J. Alloys Compd. 867, 159039 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159039
30. C. Wei, M. He, M. Li, X. Ma, W. Dang et al., Hollow Co/ polyhedrons with enhanced synergistic effect for high-efficiency microwave absorption. Mater. Today Phys. 36, 101142 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2023. 101142
31. L. He, F. Weniger, H. Neumann, M. Beller, Synthesis, characterization, and application of metal nanoparticles supported on nitrogen-doped carbon: catalysis beyond electrochemistry. Angew. Chem. Int. Ed. 55(41), 12582-12594 (2016). https:// doi.org/10.1002/anie. 201603198
32. J. Tao, L. Xu, C. Pei, Y. Gu, Y. He et al., Catfish effect induced by anion sequential doping for microwave absorption. Adv. Funct. Mater. 33(8), 2211996 (2022). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202211996
33. L. Liang, Q. Li, X. Yan, Y. Feng, Y. Wang et al., Multifunctional magnetic MXene/graphene aerogel with superior electromagnetic wave absorption performance. ACS Nano 15(4), 6622-6632 (2021). https://doi.org/10.1021/acsnano. 0c09982
34. J. Xiao, B. Zhan, M. He, X. Qi, X. Gong et al., Interfacial polarization loss improvement induced by the hollow
engineering of necklace-like pan/carbon nanofibers for boosted microwave absorption. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi. org/10.1002/adfm. 202316722
35. X. Jiang, X. Zeng, Y. Ning, F. Hu, B. Fan, Construction of dual heterogeneous interface between zigzag-like Mo-MXene nanofibers and small CoNi@NC nanoparticles for electromagnetic wave absorption. J. Adv. Ceram. 12(8), 1562-1576 (2023). https://doi.org/10.26599/jac.2023.9220772
36. Z. Wu, X. Tan, J. Wang, Y. Xing, P. Huang et al., MXene hollow spheres supported by a C-Co exoskeleton grow MWCNTs for efficient microwave absorption. Nano-Micro Lett. 16, 107 (2024). https://doi.org/10.1007/s40820-024-01326-3
37. X. Huang, G. Yu, Y. Zhang, M. Zhang, G. Shao, Design of cellular structure of graphene aerogels for electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 426, 131894 (2021). https://doi.org/ 10.1016/j.cej.2021.131894
38. M. Qin, L. Zhang, H. Wu, Dielectric loss mechanism in electromagnetic wave absorbing materials. Adv Sci (Weinh) 9(10), e2105553 (2022). https://doi.org/10.1002/advs. 202105553
39. X. Zhang, K. Qian, J. Fang, S. Thaiboonrod, M. Miao et al., Synchronous deprotonation-protonation for mechanically robust chitin/aramid nanofibers conductive aerogel with excellent pressure sensing, thermal management, and electromagnetic interference shielding. Nano Res. 17(3), 2038-2049 (2023). https://doi.org/10.1007/s12274-023-6189-6
40. Y. Li, X. Liu, X. Nie, W. Yang, Y. Wang et al., Multifunctional organic-inorganic hybrid aerogel for self-cleaning, heat-insulating, and highly efficient microwave absorbing material. Adv. Funct. Mater. 29(10), 1807624 (2019). https://doi.org/10.1002/ adfm. 201807624
41. Q. Liang, L. Wang, X. Qi, Q. Peng, X. Gong et al., Hierarchical engineering of air@ polypyrrole multicomponent nanocubes to improve the dielectric loss capability and magnetic-dielectric synergy. J. Mater. Sci. Technol. 147, 37-46 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jmst. 2022.10.069
42. T. Hou, Z. Jia, Y. Dong, X. Liu, G. Wu, Layered 3D structure derived from MXene/magnetic carbon nanotubes for ultrabroadband electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 431, 133919 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021. 133919
43. J. Yan, Y. Wang, W. Liu, P. Liu, W. Chen, Two-dimensional metal organic framework derived nitrogen-doped graphenelike carbon nanomesh toward efficient electromagnetic wave absorption. J. Colloid Interface Sci. 643, 318-327 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.04.040
44. W. Gu, J. Tan, J. Chen, Z. Zhang, Y. Zhao et al., Multifunctional bulk hybrid foam for infrared stealth, thermal insulation, and microwave absorption. ACS Appl. Mater. Interfaces 12(25), 28727-28737 (2020). https://doi.org/10.1021/acsami. 0c09202
45. Z. Wu, K. Tian, T. Huang, W. Hu, F. Xie et al., Hierarchically porous carbons derived from biomasses with excellent microwave absorption performance. ACS Appl. Mater. Interfaces 10(13), 11108-11115 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami. 7b17264
46. J. Cheng, L. Cai, Y. Shi, F. Pan, Y. Dong et al., Polarization loss-enhanced honeycomb-like nanoflowers/undaria pinnatifida-derived porous carbon composites with high-efficient electromagnetic wave absorption. Chem. Eng. J. 431, 134284 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134284
47. Y. Tian, D. Estevez, H. Wei, M. Peng, L. Zhou et al., Chitosanderived carbon aerogels with multiscale features for efficient microwave absorption. Chem. Eng. J. 421, 129781 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129781
48. T. Li, D. Zhi, Y. Chen, B. Li, Z. Zhou et al., Multiaxial electrospun generation of hollow graphene aerogel spheres for broadband high-performance microwave absorption. Nano Res. 13(2), 477-484 (2020). https://doi.org/10.1007/ s12274-020-2632-0
49. X. Huang, X. Liu, Y. Zhang, J. Zhou, G. Wu et al., Construction of nanosheets-skeleton cross-linked by carbon nanotubes networks for efficient electromagnetic wave absorption. J. Mater. Sci. Technol. 147, 16-25 (2023). https://doi.org/ 10.1016/j.jmst.2022.12.001
50. H. Zhao, Y. Cheng, Z. Zhang, B. Zhang, C. Pei et al., Bio-mass-derived graphene-like porous carbon nanosheets towards ultralight microwave absorption and excellent thermal infrared properties. Carbon 173, 501-511 (2021). https://doi.org/10. 1016/j.carbon.2020.11.035
51. D. Zhi, T. Li, Z. Qi, J. Li, Y. Tian et al., Core-shell heterogeneous graphene-based aerogel microspheres for high-performance broadband microwave absorption via resonance loss and sequential attenuation. Chem. Eng. J. 433, 134496 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.134496
52. T. Zhao, Z. Jia, J. Liu, Y. Zhang, G. Wu et al., Multiphase interfacial regulation based on hierarchical porous molybdenum selenide to build anticorrosive and multiband tailorable absorbers. Nano-Micro Lett. 16, 6 (2023). https://doi.org/10. 1007/s40820-023-01212-4
53. A. Feng, D. Lan, J. Liu, G. Wu, Z. Jia, Dual strategy of a-site ion substitution and self-assembled wrapping to boost permittivity for reinforced microwave absorption performance. J. Mater. Sci. Technol. 180, 1-11 (2024). https://doi.org/10. 1016/j.jmst.2023.08.060
54. K. Qian, S. Li, J. Fang, Y. Yang, S. Cao et al., intercalating MXenes assisted by -cyclodextrin for electromagnetic interference shielding films with high stability. J. Mater. Sci. Technol. 127, 71-77 (2022). https://doi.org/10.1016/j. jmst.2022.03.022
55. L. Yu, Q. Zhu, Z. Guo, Y. Cheng, Z. Jia et al., Unique electromagnetic wave absorber for three-dimensional framework engineering with copious heterostructures. J. Mater. Sci. Technol. 170, 129-139 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023. 06.024
56. H. Lv, Y. Yao, S. Li, G. Wu, B. Zhao et al., Staggered circular nanoporous graphene converts electromagnetic waves into electricity. Nat. Commun. 14, 1982 (2023). https://doi.org/ 10.1038/s41467-023-37436-6
57. S.H. Kim, S.Y. Lee, Y. Zhang, S.J. Park, J. Gu, Carbon-based radar absorbing materials toward stealth technologies. Adv.

Sci. 10(32), 2303104 (2023). https://doi.org/10.1002/advs. 202303104
58. X. Zhong, M. He, C. Zhang, Y. Guo, J. Hu et al., Heterostructured BN@Co-C@C endowing polyester composites excellent thermal conductivity and microwave absorption at C band. Adv. Funct. Mater. (2024). https://doi.org/10.1002/ adfm. 202313544
59. Y. Li, Y. Qing, Y. Zhang, H. Xu, Simultaneously tuning structural defects and crystal phase in accordion-like derived from MXene for enhanced electromagnetic attenuation. J. Adv. Ceram. 12(10), 1946-1960 (2023). https:// doi.org/10.26599/jac.2023.9220799
60. X. Zeng, C. Zhao, X. Jiang, R. Yu, R. Che, Functional tailoring of multi-dimensional pure MXene nanostructures for significantly accelerated electromagnetic wave absorption. Small 19(41), 2303393 (2023). https://doi.org/10.1002/smll. 20230 3393
61. J. Zhou, D. Lan, F. Zhang, Y. Cheng, Z. Jia et al., Self-assembled cladding for corrosion resistant and frequencymodulated electromagnetic wave absorption materials from X-band to Ku-band. Small 19(52), 2304932 (2023). https:// doi.org/10.1002/smll. 202304932
62. H. Cheng, Y. Pan, X. Wang, C. Liu, C. Shen et al., Ni flower/ MXene-melamine foam derived 3D magnetic/conductive networks for ultra-efficient microwave absorption and infrared stealth. Nano-Micro Lett. 14(1), 63 (2022). https://doi.org/10. 1007/s40820-022-00812-w
63. Z. Guo, P. Ren, J. Wang, X. Hou, J. Tang et al., Methylene blue adsorption derived thermal insulating N, S-co-doped TiC/ carbon hybrid aerogel for high-efficient absorption-dominant electromagnetic interference shielding. Chem. Eng. J. 451, 138667 (2023). https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138667