Abstract Nowadays, low‐frequency electromagnetic interference (<2.0 GHz) remains a key core issue that plagues the effective attenuation performance of conventional absorption devices prepared via the component‐morphology method (Strategy I). According to theoretical calculations, one fundamental solution is to develop a material that possesses a high ε′ but lower ε″. Thus, it is attempted to control the dielectric values via applying an external electrical field, which inducts changes in the macrostructure toward a performance improvement (Strategy II). A sandwich‐structured flexible electronic absorption device is designed using a carbon film electrode to conduct an external current. Simultaneously, an absorption layer that is highly responsive to an external voltage is selected via Strategy I. Relying on the synergistic effects from Strategies I and II, this device demonstrates an absorption value of more than 85% at 1.5–2.0 GHz with an applied voltage of 16 V while reducing the thickness to ≈5 mm. In addition, the device also shows a good absorption property at 25–150 °C. The method of utilizing an external voltage to break the intrinsic dielectric feature by modifying a traditional electronic absorption device is demonstrated for the first time and has great significance in solving the low‐frequency electromagnetic interference issue.

The porous three-dimensional (3-D) flower structures assembled by numerous ultrathin flakes were favor for strengthen electromagnetic absorption capability. However, it still remains a big challenge to fabricate such kind of materials. In this study, an easy and flexible two-step method consisting of hydrothermal and subsequent annealing process have been developed to synthesize the porous 3-D flower-like Co/CoO. Interestingly, we found that the suitable heat treatment temperature played a vital role on the flower-like structure, composition, and electromagnetic absorption properties. In detail, only in the composite treated with 400 °C can we gain the porous 3-D flower structure. If the annealing temperature were heated to 300 °C, the Co element was unable to generate. Moreover, when the annealing temperature increased from 400 to 500 °C, these flower-like structures were unable to be kept because the enlarged porous diameter would wreck the flower frame. Moreover, these 3-D porous flower-like structures presented outstanding electromagnetic absorption properties. For example, such special structure enabled an optimal reflection loss value of −50 dB with the frequency bandwidth ranged from 13.8 to 18 GHz. The excellent microwave absorption performance may attribute to the high impedance matching behavior and novel dielectric loss ability. Additionally, it can be supposed that this micrometer-size flower structure was more beneficial to scatter the incident electromagnetic wave. Meanwhile, the rough surface of the ultrathin flake is apt to increase the electromagnetic scattering among the leaves of the flower due to their large spacing and porous features.

Abstract Dielectric materials are greatly desired for electromagnetic absorption applications. Lots of research shows that conduction loss and polarization are two of the most important factors determining complex permittivity. However, the detailed dissipation mechanisms for the improved microwave absorption performance are often based on semiempirical rules, lacking practical data relationships between conduction loss/polarization and dielectric behaviors. Here, a strategy of introducing point defects is used to understand such underlying relationships, where polarizability and conductivity are adjustable by manipulating oxygen deficiency or heteroatoms. Based on first principles calculations and the applied oxygen‐deficient strategy, dielectric polarization is shown to be dominant in determining the permittivity behaviors in semiconductors. Meanwhile, the presented nitrogen doping strategy shows that conduction loss is dominant in determining the permittivity behavior in graphitized carbon materials. The validity of the methods for using point defects to explore the underlying relations between conduction loss/polarization and dielectric behaviors in semiconductor and graphitized carbon are demonstrated for the first time, which are of great importance in optimizing the microwave absorption performance by defect engineering and electronic structure tailoring.

In recent years, metal–organic-frameworks derived composites, especially magnetic nanoparticles embedded in porous carbon matrix have emerged as promising candidate for lightweight electromagnetic wave absorber. Nevertheless, investigation on the optimization of impedance matching in the microwave absorption properties is insufficient. In this work, impedance matching is optimized to achieve strongest absorption intensity and broaden the effective frequency bandwidth. In detail, electromagnetic parameters have been controlled through changing the carbonization temperature to fulfill optimized impedance matching. RL value of −51.8 dB and an effective frequency bandwidth (fe) of 3.48 GHz with a thickness of 2.6 mm can be achieved by sample prepared at 500 °C and RL value of −15.0 dB and a fe of 4.72 GHz with a thin thickness of 1.8 mm can be reached by sample synthesized at 600 °C. Comparative studies of each sample directly display the effect of impedance matching on the RL performance and possible attenuation mechanisms are also discussed. This work may deepen the understanding of the impedance matching and pave the way for the synthesis of high performance lightweight microwave absorber.

Dielectric materials are eternal jewels in the view of research due to their strong dissipation ability, low density and higher stability compared to those of magnetic materials. Regarding the significance of permittivity to characterize the dielectric properties of dielectrics, an in-depth and systematical investigation of dielectric polarization process has become quite necessary. Updated and critical surveys of the key factors determining permittivity, dielectric polarization in single-component system, dielectric polarization in multi-component system and related polarization relaxation are all highlighted. In addition, the challenges for dielectric polarization and polarization relaxation, the prospects for further exploration in electromagnetic wave absorption are also discussed. In short, this review provides a brief but systematic introduction to dielectric polarization and related polarization relaxation in electromagnetic wave absorption, which motivates further study of dielectric absorbers in microwave absorption field.

A novel FeCo nanoparticle embedded nanoporous carbon composite (Fe–Co/NPC) was synthesized via in situ carbonization of dehydro-ascorbic acid (DHAA) coated Fe3O4 nanoparticles encapsulated in a metal–organic framework (zeolitic imidazolate framework-67, ZIF-67). The molar ratio of Fe/Co significantly depends on the encapsulated content of Fe3O4 in ZIF-67. The composites filled with 50 wt% of the Fe–Co/NPC-2.0 samples in paraffin show a maximum reflection loss (RL) of −21.7 dB at a thickness of 1.2 mm; in addition, a broad absorption bandwidth for RL < −10 dB which covers from 12.2 to 18 GHz can be obtained, and its minimum reflection loss and bandwidth (RL values exceeding −10 dB) are far greater than those of commercial carbonyl iron powder under a very low thickness (1–1.5 mm). This study not only provides a good reference for future preparation of carbon-based lightweight microwave absorbing materials but also broadens the application of such kinds of metal–organic frameworks.

Recent findings reveal that biomass material sometimes exhibits novel microstructure, in particular for some heterostructures and microtubular channels, which is hard to be realized by conventional chemical synthesis. Utilizing of intrinsic microstructure characteristic of biomass in nature to optimize microstructure and material component is regarded as a potential way to deal with ever-growing electromagnetic (EM) interference issue. This research taking rice as an example, a pre-treatment is conducted by dipping and annealing to obtain porous carbon and simultaneously incorporation of beneficial magnetic component. By optimizing of microstructure and material component, the fabricated hierarchically porous magnetic carbon (HPMC) material shows excellent EM wave performance with minimum reflection loss (RLmin) of −52 dB and wide effective absorption bandwidth (EAB) of 5 GHz at low filler content of 15 wt%. This work paves the way for development of biomass as a low-cost, green and renewable high-performance carbon-based absorber.

Hierarchical hollow carbon@Fe@Fe₃O₄ nanospheres were synthesized by a simple template method and another pyrolysis process.

A novel Sb nanoparticle embedded 3D carbon sphere network (Sb@CSN), fabricated via a scalable electrospray-assisted strategy, delivers one of the highest K storage capacity and longest cycle life in the first-ever reported 4 M KTFSI/EC + DEC electrolyte when compared with all K-ion battery anodes reported to date.

Highlights The eco-friendly shaddock peel-derived carbon aerogels were prepared by a freeze-drying method. Multiple functions such as thermal insulation, compression resistance and microwave absorption can be integrated into one material-carbon aerogel. Novel computer simulation technology strategy was selected to simulate significant radar cross-sectional reduction values under real far field condition. . Abstract Eco-friendly electromagnetic wave absorbing materials with excellent thermal infrared stealth property, heat-insulating ability and compression resistance are highly attractive in practical applications. Meeting the aforesaid requirements simultaneously is a formidable challenge. Herein, ultra-light carbon aerogels were fabricated via fresh shaddock peel by facile freeze-drying method and calcination process, forming porous network architecture. With the heating platform temperature of 70 °C, the upper surface temperatures of the as-prepared carbon aerogel present a slow upward trend. The color of the sample surface in thermal infrared images is similar to that of the surroundings. With the maximum compressive stress of 2.435 kPa, the carbon aerogels can provide favorable endurance. The shaddock peel-based carbon aerogels possess the minimum reflection loss value ( RL min ) of − 29.50 dB in X band. Meanwhile, the effective absorption bandwidth covers 5.80 GHz at a relatively thin thickness of only 1.7 mm. With the detection theta of 0°, the maximum radar cross-sectional (RCS) reduction values of 16.28 dB m 2 can be achieved. Theoretical simulations of RCS have aroused extensive interest owing to their ingenious design and time-saving feature. This work paves the way for preparing multi-functional microwave absorbers derived from biomass raw materials under the guidance of RCS simulations.