This paper demonstrates a facile and low-cost carbothermal reduction preparation of monodisperse Fe3O4/C core-shell nanosheets (NSs) for greatly improved microwave absorption. In this protocol, the redox reaction between sheet-like hematite (α-Fe2O3) precursors and acetone under inert atmosphere and elevated temperature generates Fe3O4/C core-shell NSs with the morphology inheriting from α-Fe2O3. Thus, Fe3O4/C core-shell NSs of different sizes ( a) and Fe3O4/C core-shell nanopolyhedrons are obtained by using different precursors. Benefited from the high crystallinity of the Fe3O4 core and the thin carbon layer, the resultant NSs exhibit high specific saturation magnetization larger than 82.51 emu·g-1. Simultaneously, the coercivity enhances with the increase of a, suggesting a strong shape anisotropy effect. Furthermore, because of the anisotropy structure and the complementary behavior between Fe3O4 and C, the as-obtained Fe3O4/C core-shell NSs exhibit strong natural magnetic resonance at a high frequency, enhanced interfacial polarization, and improved impedance matching, ensuring the enhancement of the microwave absorption. The 250 nm NSs-paraffin composites exhibit reflection loss (RL) lower than -20 dB (corresponding to 99% absorption) in a large frequency ( f) range of 2.08-16.40 GHz with a minimum RL of -43.95 dB at f = 3.92 GHz when the thickness is tuned from 7.0 to 1.4 mm, indicating that the Fe3O4/C core-shell NSs are a good candidate to manufacture high-performance microwave absorbers. Moreover, the as-developed carbothermal reduction method could be applied for the fabrication of other composites based on ferrites and carbon.

The structural order and aggregation of non-fullerene acceptors (NFA) are critical toward light absorption, phase separation, and charge transport properties of their photovoltaic blends with electron donors, and determine the power conversion efficiency (PCE) of the corresponding organic solar cells (OSCs). In this work, the fibrillization of small molecular NFA L8-BO with the assistance of fused-ring solvent additive 1-fluoronaphthalene (FN) to substantially improve device PCE is demonstrated. Molecular dynamics simulations show that FN attaches to the backbone of L8-BO as the molecular bridge to enhance the intermolecular packing , inducing 1D self-assembly of L8-BO into fine fibrils with a compact polycrystal structure. The L8-BO fibrils are incorporated into a pseudo-bulk heterojunction (P-BHJ) active layer with D18 as a donor, and show enhanced light absorption, charge transport, and collection properties, leading to enhanced PCE from 16.0% to an unprecedented 19.0% in the D18/L8-BO binary P-BHJ OSC, featuring a high fill factor of 80%. This work demonstrates a strategy for fibrillating NFAs toward the enhanced performance of OSCs.

The efficiency and stability of organic solar cells (OSCs) is often restricted by the metastable photoactive and charge transport layers. Here, we report the acquiring of stable photovoltaics via vacuum-assisted thermal annealing (VTA), which not only enhances the molecular packing of donor and acceptor but also restrains the over-growth of photovoltaic molecules and leads to a slender fibrillar network, resulting in enhanced charge transport and suppressed carrier recombination. In situ ellipsometry measurements reveal that VTA can remove the trapped solvents and reduce the free volume of the photoactive layer, leading to slower structural relaxation during operation and therefore superior morphological and operational stability. As a result, the VTA-treated D18:L8-BO and PM6:L8-BO OSCs exhibit superior PCEs of 19.7% and 19.2%, respectively, with an ITO/PEDOT:PSS/active layer/PDINN/Ag structure, and a PCE of 18.0% with a T80 lifetime of 45,200 h for the ITO/MoO3/PM6:L8-BO/C60/BCP/Ag-structured device, corresponding to an unprecedented lifetime of 30 years.