Abstract Rational manipulation of hollow structure with uniform heterojunctions is evolving as an effective approach to meet the lightweight and high‐performance microwave absorption for metal‐organic frameworks (MOFs) derived absorbers. Herein, a new and controlled synergistic protecting‐etching strategy is proposed to construct shelled ZIF‐67 rhombic dodecahedral cages using tannic acid under theoretical guidance, then hollow Co@N‐doped carbon nanocages with uniform heterojunctions and hierarchical micro‐meso‐macropores are obtained via a pyrolysis process, which addresses the shortcomings of using sacrificing templates or corrosive agents. The outer Co@N‐doped carbon shell, composed of highly dispersive core‐shell heterojunctions, possesses micro‐mesopores while the inner hollow macroporous cavity endows the absorbers with lightweight characteristics. Accordingly, the maximum reflection loss is −60.6 dB at 2.4 mm and the absorption bandwidth reaches 5.1 GHz at 1.9 mm with 10 wt% filler loading, exhibiting superior specific reflection loss compared with the vast majority of previous MOFs derived absorbers. Furthermore, this synergistic protecting‐etching strategy provides inspiration for precisely creating a hollow void inside other MOFs crystals and broadens the desirable candidates for lightweight and high‐efficient microwave absorbers.

Metal-organic-frameworks (MOFs)-derived carbon materials have been considered as promising candidates in electromagnetic wave absorption materials. However, precise design of MOFs-derived carbon materials with hollow structure still pose a formidable challenge. Herein, carbon nanocages have been synthesized by the direct pyrolysis of core-shell [email protected] polyhedrons. Because of the different thermal stability of ZIF-8 core and ZIF-67 shell, the synthesized carbon nanocages are composed of N-doped carbon inner shell and Co/N-doped carbon outer shell. The micro-meso-macropores, enhanced conductive loss, strong dipolar/interfacial polarizations and core-shell [email protected] carbon layer favor the absorbers with high porosity, improved dielectric loss and promoted impedance matching. With a filler loading of 25 wt%, the maximum reflection loss reaches −52.5 dB at 13.1 GHz, and the effective absorption bandwidth exceeding −10 dB is 4.4 GHz (from 11.96 GHz to 15.36 GHz) with a thickness of only 2.2 mm. Furthermore, this work offers a simple and effective strategy in the fabrication of carbon nanocages with tuned chemical composition and improved impedance matching for lightweight and high-efficiency electromagnetic wave absorption materials.

Hybrid nanocomposites with enhanced microwave absorption properties have been designed by growing CuS nanoflakes on magnetically decorated graphene, and the effect of special nanostructures on microwave absorption properties has been investigated. The structure of the nanocomposites was characterized by Fourier transform infrared spectra (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), field emission scanning electron microscope (FESEM), transmission electron microscope (TEM), N2 adsorption–desorption, and vibrating sample magnetometer (VSM). The influence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) on the morphology of CuS nanoflakes was also investigated. A possible formation process of the nanocomposites and the mechanism of microwave absorption were explained in detail. As an absorber, the nanocomposites with a filler loading of 20 wt % exhibited enhanced microwave absorption properties due to the special nanostructures, extra void space, and synergistic effect. The maximum reflection loss can reach −54.5 dB at 11.4 GHz, and the absorption bandwidths exceeding −10 dB are 4.5 GHz with a thickness of 2.5 mm, which can be adjusted by the thickness. The results indicate that the hybrid nanocomposites with enhanced microwave absorption properties and lightweight have a promising future in decreasing electromagnetic wave irradiation.

Hierarchical structures of graphene@Fe₃O₄@SiO₂@NiO nanosheets were prepared by combining the versatile sol–gel process with a hydrothermal reaction.

Lightweight and high-efficiency microwave attenuation are two major challenges in the exploration of carbon-based absorbers, which can be achieved simultaneously by manipulating their chemical composition, microstructure, or impedance matching. In this work, core–shell CoNi@graphitic carbon decorated on B,N-codoped hollow carbon polyhedrons has been constructed by a facile pyrolysis process using metal–organic frameworks as precursors. The B,N-codoped hollow carbon polyhedrons, originated from the calcination of Co-Ni-ZIF-67, are composed of carbon nanocages and BN domains, and CoNi alloy is encapsulated by graphitic carbon layers. With a filling loading of 30 wt %, the absorber exhibits a maximum RL of −62.8 dB at 7.2 GHz with 3 mm and the effective absorption bandwidth below −10 dB remarkably reaches as strong as 8 GHz when the thickness is only 2 mm. The outstanding microwave absorption performance stems from the hollow carbon polyhedrons and carbon nanocages with interior cavities, the synergistic coupling effect between the abundant B–C–N heteroatoms, the strong dipolar/interfacial polarizations, the multiple scatterings, and the improved impedance matching. This study demonstrates that the codoped strategy provides a new way for the rational design of carbon-based absorbers with lightweight and superior microwave attenuation.

Reduced graphene oxide (RGO)–Fe3O4 composites with obviously enhanced microwave absorption properties were successfully fabricated by a rational one-pot simplified co-precipitation route, which avoided the usage of an inert gas and any additional chemical agents (such as surfactants and stabilizers). Given these advantages, the strategy described in this study can be developed as a simple and large-scale route to yield RGO–Fe3O4 composites. The morphology, structure, thermal stability, magnetic and microwave electromagnetic properties of the as-prepared composites were characterized by XRD, XPS, TEM, FT-IR, Raman, TG and VSM. These composites exhibit excellent microwave absorption properties, which are attributed to effective complementarities between the dielectric loss and the magnetic loss. The microwave absorption mechanism of the RGO–Fe3O4 composites was studied in detail. For the RGO–Fe3O4-3 composite, the maximum RL reaches −44.6 dB at 6.6 GHz with a thickness of 3.9 mm, and the bandwidth of RL less than −10 dB can reach up to 4.3 GHz (from 12.2 to 16.5 GHz) with a thickness of 2.0 mm. Moreover, the microwave absorption properties can be tuned easily by varying the (RGO)/(Fe3O4) ratio and layer thickness of the samples. It is believed that such composites will find wide applications in the microwave absorbing area.

A novel 3D nanostructured composite with high-performance electromagnetic wave absorption and a relatively thin thickness has been synthesized.

Polyaniline materials are widely utilized as electrodes for supercapacitors because of low cost, facile synthesis, high mechanical flexibility and theoretical high specific capacitance. However, the poor cycle stability and low rate capability restrict their practical applications. Integration of polyaniline with carbon materials is an effective strategy to solve the aforementioned limitations. In this review, polyaniline electrode materials, especially in the forms of different nanostructures, are firstly summarized to demonstrate the general merits of polyaniline-carbon composites for supercapacitors. Subsequent emphasis focuses on the rational design of the composites with various carbon materials, including activated carbon, porous carbon, carbon nanotubes, carbon fibers, graphene or their hybrids. The importance of the compositions, desired architectures and synergistic interactions on the enhanced electrochemical properties is emphasized. In particular, the research trends in the configurational design of unconventional devices, such as flexible, stretchable, compressible and asymmetric supercapacitors with excellent performance at different states (bending, stretching, compressing and/or folding). The review ends with a summary and discusses the perspectives and challenging issues regarding the rational design of flexible supercapacitors in future studies, along with the current outlook for the integrated electronic devices.

Metal–organic framework (MOF)-derived composites on the microwave absorption have received extensive attention. However, which kind of organic ligand corresponding MOF derivative has better electromagnetic wave absorption performance is an urgent problem to be solved. In this work, two kinds of Ni@C derived from the Ni-based MOFs with two kinds of organic ligands (dimethylimidazole as a ligand named as Ni-ZIF and trimesic acid as a ligand named as Ni-BTC) were successfully obtained. The compositions, morphologies, and electromagnetic properties of two composites were well controlled. As a result, both kinds of Ni@C exhibited the good microwave absorption properties. Comparatively speaking, the Ni@C derived from Ni-ZIF performs better. The Ni@C-ZIF microspheres with a 40% mass filling ratio exhibited a strong reflection loss of −86.8 dB at 13.2 GHz when the matching thickness was 2.7 mm, and the corresponding effective absorption bandwidth was 7.4 GHz (4–11.4 GHz) with the thickness ranging from 1.5 to 4.0 mm. The impedance matching, multiple reflection, and interfacial polarization among Ni and C were beneficial to the enhancement of microwave attenuation, which N-doping introduced by nitrogen-containing ligands leads to excellent microwave absorption properties. Therefore, this work can give insights into understanding the absorbing mechanism as well as provide a simple and flexible paradigm for the design and synthesis of the absorber with the tunable and high-efficiency performances.