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本文亮点

1. 可扩展的喷雾冷冻干燥-微波辐照技术，制备了具有周期性插层结构和明显界面效应的rGO/MXene/TiO₂/Fe₂C轻型多孔微球。

图1. (a)具有周期性插层结构的GMX-MFe微球的合成示意图；不同微球形态图像：(b1)GMX1、(b2)GMX-M1、(b3)GMX-MFe1、(c1)GMX2、(c2)GMX-M2、(c3)GMX-MFe₂、(d1)GMX3、(d2)GMX-M3、(d3)GMX-MFe3、(e1)GMX4、(e₂)GMX-M4和(e3)GMX-MFe4 (插图是相应的元素映射图像)。

如图2所示，利用XRD、Raman、FT-IR、XPS等测试对不同微球样品的物相结构、化学组成等进行了系统表征。结果表明喷雾冷冻干燥过程在防止GO和MXene纳米片的随机自堆积，以及促进二维/二维交替插层异质结构的形成方面起到重要作用。当微球暴露在微波辐照下时，MXene纳米片与GO片层发生了原位氧化还原过程，生了大量的缺陷的同时引入半导体TiO₂颗粒，连同外部引入的磁性Fe₂C纳米粒子，极大的丰富了异质结构，为增强界面极化提供了基本条件。

图2. (a)喷雾冷冻干燥的GMX3、分散的GMX3-D、微波辐射的GMX-M3和GMX-MFe3样品的XRD图谱；(b)MXene微球MXS、GO微球GOS、微波照射的GOS-M、GMX3、GMX-M3、GMX-MFe3的拉曼光谱；(c)GMX3、GMX-M3 和GMX-MFe3的XPS光谱；(d)GMX-MFe3的Fe 2p光谱；GMX3、GMX-M3和GMX-MFe3的(e)C 1s和(f)Ti 2p光谱。

图4. (a)不同微球结构单元的插层结构；(b)异质界面模型示意图；(c)各组分功函数差异示意图；CST仿真下不同插层模型的能损分布图:(d)GM1、(e) GM2、(f)GM3、(g) GM4、(h)GM3颗粒、(i)GM颗粒微球；(j)GM1-GM4模型的相对有效异质界面面积和电荷密度；(k)GM1-GM4模型界面处的能损密度值。

图5. 不同微球样品的介电常数实部曲线、虚部曲线、磁导率实部曲线、虚部曲线(a-d)；(e)Cole-Cole半圆曲线；(f)电导损耗和极化损耗；三维反射损耗图(g-l)。

图6. (a)宽频RCS曲线；(b)PEC和含有涂覆吸收层的PEC复合材料的RCS模拟曲线；(c)PEC和(d)GMX-MFe3的三维雷达波散射信号示意图；(e)GMX-3和(f) GMX-MFe3涂层PEC板在8.89 GHz极坐标系中的RCS曲线；(g)GMX-MFe微球电磁波吸收机理示意图。