螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料、制备方法及其在电磁波领域的应用

摘要

一种螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料、制备方法及其在电磁波领域的应用，属于电磁波吸收领域。本发明提供的螺旋碳纳米线圈/磁性颗粒/碳(CNC/Mparticle/C)复合材料具有核壳结构,该材料以三维螺旋碳纳米线圈为基本载体，通过化学气相沉积(CVD)法对磁性颗粒外围包覆的碳壳的调控。所述制备方法包括：第一步，利用溶剂热/水热法或物理气相沉积技术在CNC表面复合磁性颗粒。第二步，利用化学沉积技术在磁性颗粒表面包覆碳壳。本发明制备工艺简单易行，对实验条件要求较低，实验原料廉价易得；制得的螺旋核壳结构吸波材料在2～18GHz频率范围内可有效提高材料的最大反射损耗值与有效带宽，是一种可以满足民用电子器件、军用电磁兼容与防护需求的理想材料。

权利要求

1.一种螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料，其特征在于，所述的磁性纳米颗粒复合材料具有三维螺旋手性结构，其三维螺旋形貌来自碳纳米线圈CNC；是以三维螺旋碳纳米线圈为基本骨架单元，以磁性过渡金属及其氧化物为核，以空心碳球或短碳纤维为壳的核壳结构。

2.一种权利要求1所述的螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：利用溶剂热/水热法或物理气相沉积法在碳纳米线圈CNC表面复合磁性颗粒，其中碳纳米线圈长度为1‑300微米、线圈径为10‑1000nm；利用化学沉积方法在磁性颗粒表面包覆碳壳，得到产物，其中，磁性颗粒选自Fe、Co、Ni及其氧化物。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述物理气相沉积法包括磁控溅射法、热蒸发方法。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热/水热法中的条件如下：溶剂热/水热反应的反应温度为140～220℃，反应时间为4～30h；碳纳米线圈与磁性颗粒前躯

2+ 3+ 3+ 2+

体盐中金属离子的质量比为1:1～4；所述磁性颗粒前躯体盐包括可溶性Fe 、Fe 、Co 、Ni盐，盐包括但不限于硝酸盐、氯化盐、硫酸盐。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，化学气相沉积法的条件如下：化学气相沉积中的反应温度为400‑700℃，反应时间为30‑900s；化学气相沉积中反应气体包括惰性气体和碳源气体，惰性气体与碳源气体通入流量比为50:1‑10:1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳源气体可选甲烷、乙炔、乙烯、乙醇等，惰性气体为氩气、氮气。

说明书

螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料、制备方法

及其在电磁波领域的应用

技术领域

[0001] 本发明属于电磁波吸收领域，涉及一种螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料的制备方法及其应用，尤其涉及一种纳米复合材料及其合成方法及该复合材料对
电磁波的吸收性能。

背景技术

[0002] 随着高新技术的高速发展，与人体健康、环境安全、信息安全以及国防建设密切相关的电磁波吸收材料已经成为研究热点，目前，大量研究已经表明，高性能吸波材料应同时
具有优异的介电损耗、电导损耗和磁损耗等多重电磁波衰减机制且阻抗匹配特性良好。

[0003] 碳纳米材料(如碳纳米洋葱、碳纳米管、石墨烯及碳纳米线圈)因其由于物理、化学结构稳定，电导率高，比表面积大等突出优点，有望成为极具应用前景的优异电磁波吸收材
料。但是碳纳米材料过高的电导率，单一的损耗机制严重限制了其实际应用，特别是过强的
反射特性使得入射电磁波很难进入材料内部，因此很难被耗散。为解决上述问题，通常采用
两种策略：一是与磁性颗粒，如铁、钴、镍及其化合物复合，引入磁损耗，并提升材料阻抗匹
配特性[Meng F,Wang H,Huang F,et al.Composites Part B:Engineering,2018,137:
260‑277.]。该方法制备过程简单、提升吸波特性效果较好，但由于磁性粒子之间相互吸引，
故极易团聚成为较大的块体。当磁性聚集体的尺寸超过一定范围之后，会诱发入射电磁波
的趋肤效应从而造成电磁波直接反射[Xu X,Wang G,Wan G,et al.Engineering Journal,
2020,382:122980.]，严重制约了材料的吸波特性。另一策略是合理设计如核壳、多孔、分级
等具有多重异质结界面的材料，从而使材料产生多界面极化并引入极化损耗。在这些结构
中，核壳结构不但可以构建多重极化界面，而且可以巧妙兼容磁损耗。因此设计新颖的核壳
结构之间具备优异的介电以及磁损耗是目前研究的重中之重。

[0004] 碳纳米线圈(carbon nanocoil，CNC，制备方法由课题组在公开号为109201068A，名为一种减少副产物碳层的碳纳米线圈合成用催化剂的制备方法及其应用，报道)不但具
备上述碳纳米材料所具备的优点，更为重要的是其独特的三维手性结构使之具有导电线圈
所独有的交叉极化特性，因此非常应用于电磁波吸收领域。截止目前，基于碳纳米线圈的吸
波材料以成为一个研究热点，如文献[ACS nano,2012,6(12):11009‑11017.]中报道在CNC
表面利用原子层沉积技术(ALD)镀Ni以及Al2O3,从而获得最大反射损耗‑14.7dB，有效吸收
带宽(大于‑10dB)3.6GHz。最近文献[ACS applied materials&interfaces,2017,9(18):
15711‑15718.]报道制备了具有双重手性的CNC/PANi的复合吸波材料，其最大反射损耗高
达‑32.5dB，在涂层厚度为3.7mm情况下具有4.1GHz的有效吸收带宽。由此可见CNC作为一种
新型的吸波材料已经逐渐成为研究的热点，但是值得注意的是目前报道的CNC基的复合吸
波材料还存在最大损耗较低、对应涂层厚度较大等缺点，此外ALD等昂贵设备的使用严重制
约了大规模制备的经济性。另一方面，考虑到磁性核壳结构的CNC材料具备多种极化损耗及
磁损耗机制，但目前尚未有报道。因此，设计一种具有突出电磁波特性的核壳CNC基复合材
料是记得期待的一种新型吸波材料解决方案。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有核壳结构的螺旋碳纳米线圈/磁性颗粒/碳(CNC/Mparticle/C)复合材料，该三维螺旋核壳结构吸波材料以三维螺旋CNC为基本
载体，通过化学气相沉积(CVD)法对磁性颗粒外围包覆的碳壳的调控，从而优化了材料的阻
抗匹配特性，降低了材料的匹配厚度，并大幅提升了材料的最大反射率值。

[0006] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0007] 一种螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料，具有以三维螺旋碳纳米线圈为基本骨架单元，以磁性过渡金属及其氧化物(磁性颗粒)为核，以空心碳球或短碳纤
维为壳的核壳结构，也就是说，所述复合材料具有三维螺旋手性结构，是一种复合型吸波材
料。所述磁性过渡金属(Mparticles)包括但不限于：Fe、Co、Ni等，其氧化物包括但不限于Fe3O4、
Co3O4、NiO等。

[0008] 在成分上，本发明将分布具有显著介电损耗的碳纳米材料以及磁损耗的磁性过渡金属及其氧化物有机结合起来，使之兼具优异的介电、磁损耗特性。在结构上，本发明巧妙
的设计具有手性结构的三维螺旋核壳结构，引入了交叉极化损耗，使之具备多重损耗机制。
核壳结构的引入，巧妙解决了磁性粒子容易团聚的缺点，降低了材料的趋肤效应，并引入了
更多极化损耗位点。

[0009] 一种螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料的制备方法，复合材料的三维螺旋形貌来自碳纳米线圈CNC，包括以下步骤：利用溶剂热/水热法或物理气相沉积法
在碳纳米线圈CNC表面复合磁性颗粒，其中碳纳米线圈长度为1‑300微米、线圈径为10‑
1000nm。利用化学沉积方法在磁性颗粒表面包覆碳壳，得到产物，其中，磁性颗粒选自Fe、
Co、Ni及其氧化物。

[0010] 所述物理气相沉积法包括磁控溅射法、热蒸发方法。

[0011] 所述溶剂热/水热法中的条件如下：溶剂热/水热反应的反应温度为140～220℃，反应时间为4～30h；碳纳米线圈与磁性颗粒前躯体盐中金属离子的质量比为1:1～4。所述
2+ 3+ 3+ 2+
磁性颗粒前躯体盐包括可溶性Fe 、Fe 、Co 、Ni 盐，盐包括但不限于硝酸盐、氯化盐、硫酸
盐。具体包括硝酸铁/亚铁(钴、镍)、氯化铁/亚铁(钴、镍)、硫酸铁/亚铁(钴、镍)等。

[0012] 所述化学气相沉积的条件如下：化学气相沉积中的反应温度为400‑700℃，反应时间为30‑900s；化学气相沉积中反应气体包括惰性气体和碳源气体，惰性气体与碳源气体通
入流量比为50:1‑10:1；化学气相沉积中碳源气体可选甲烷、乙炔、乙烯、乙醇等，惰性气体
为氩气、氮气。

[0013] 在制备方法上，本发明利用溶剂热/水热方法或物理气相沉积法可以精准控制反应前驱体的相对浓度及工作参数，便于目标材料的微观形貌调控，是复合纳米材料的有效
方法。进一步实现了具有宽频、高吸收特性的三维螺旋核壳结构吸波材料复合吸波材料的
制备。

[0014] 一种螺旋碳纳米线圈/核壳结构磁性纳米颗粒复合材料的应用，该复合材料对电磁波具有吸收性能，通过调节复合材料的厚度，吸收频段可覆盖雷达波段的C、X、Ku波段、以
及绝大部分的S波段。所述吸波材料在1～18GHz频段内的匹配厚度为1.5～5.5mm，最大反射
率损耗超过‑30dB～‑55dB，特定匹配厚度下反射率值小于‑10dB的有效吸收带宽大于4GHz。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0016] (1)本发明具有吸收频带宽，吸收强度大、热稳定性好等优点。CNC是一种兼具交叉损耗的介电型吸波材料，将其复合磁性纳米颗粒后使之兼具磁损耗特性。随后利用CVD技术
对磁性颗粒进行包覆，进一步构建多层级的异质结界面，引入更多的极化位点。通过对碳层
的结晶性及厚度进行调控使不同损耗机制产生协同增强效果，从而提高复合材料的吸波性
能。

[0017] (2)本发明仅通过水热/溶剂热法或物理气相沉积技术(热蒸镀、磁控溅射)以及化学气相沉积技术便可合成出形貌分级有序、电磁参数可调的优异手性核壳吸波材料，制备
工艺简单易行，对实验条件要求较低，实验原料廉价易得，适宜大量制备。

[0018] (3)本发明从电磁损耗机制的角度出发，首次提出利用手性CNC与磁性核壳结构复合，增强材料的吸波性能，得到的CNC/Mparticle/C复合材料既保持了基体碳纳米线圈的轻质
特性和本身的电磁损耗机制，同时又优化了材料的阻抗匹配特性，增加了磁损耗、界面极化
等新的损耗机制。

[0019] (4)本发明所制备的CNC/Mparticle/C复合材料能够有效吸收电磁波，通过调节复合材料的厚度，吸收频段可覆盖雷达波段的C、X、Ku波段、以及绝大部分的S波段，具有极其广
阔的应用前景。

附图说明

[0020] 图1为实施例1中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的XRD图；

[0021] 图2为实施例1中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的TEM图；图2(a)为放大16万倍图像，图2(b)为放大80万倍；

[0022] 图3为实施例1中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的反射损耗(吸波性能)图；

[0023] 图4为实施例2中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的XRD图；

[0024] 图5为实施例2中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的TEM图；图(b)为图(a)的局部放大图；图5(a)为放大8万倍，图5(b)为放大80万倍；

[0025] 图6为实施例2中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的反射损耗(吸波性能)图；

[0026] 图7为实施例3中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的TEM图；图7(a)为放大8万倍，图7(b)为放大80万倍；

[0027] 图8为实施例3中制备的CNC/Fe3O4/C复合材料的反射损耗(吸波性能)图；

[0028] 图9为实施例4制备的CNC/Ni/C复合材料的XRD图；

[0029] 图10为实施例4制备的CNC/Ni/C复合材料的SEM图；

[0030] 图11为实施例5制备的CNC/Co复合材料的SEM图；

[0031] 图12为实施例5制备的CNC/Co/C复合材料的SEM图。

具体实施方式

[0032] 下面进一步举例详细说明本发明。应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容
作的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅
是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，
而并非要限定于下文示例的具体数值。

[0033] 实施实例1

[0034] (1)采用CVD法(参考文献：专利公开号109201068A，名为一种减少副产物碳层的碳纳米线圈合成用催化剂的制备方法及其应用)制备得到CNC。

[0035] (2)将100mg CNC粉体分散在25ml无水乙醇中，超声1h使其分散均匀，按CNC:Fe2+质2+
量比1:2加入可溶性Fe (FeCl2·5H2O)、滴加入10ml稀氨水(质量分数2.5wt％)、0.2ml双氧
水(质量分数28wt％)10ml(50g/L)的聚乙二醇溶液(PEG)，随后将混合溶液超声10min，再将
所得混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜内衬中，将反应釜置于160℃条件下反应8h后将所得
产物用去离子水、酒精抽滤的方法冲洗3次，干燥后得到CNC/Fe3O4复合物。

[0036] (3)取过程(2)制备的CNC/Fe3O4复合物置于石英管中，利用CVD系统在Fe3O4表面包覆碳。反应温度为550℃，反应气体为流速分别是500sccm的氩气以及10sccm的乙炔(惰性气
体与碳源气体流速比为50:1)。反应时间为300s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持氩气直
至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Fe3O4/C复合物。

[0037] 利用X射线衍射仪测试上述CNC/Fe3O4/C复合物的晶体结构如图1所示。特征峰2θ＝30.2°，35.4°，40.1°，57.0°，62.6°分别对应是Fe3O4的(220),(311),(400),(511)，(440)晶
面(JCPDS 19‑0629)。

[0038] 利用透射电子显微镜观察合成材料的形貌以及核壳结构，如图2(a‑b)所示。TEM结果表明，产物较好保持了CNC固有的螺旋形貌，而Fe3O4均匀生长在CNC表面，而Fe3O4表面包
覆了一层很薄的碳层。由此可见，本发明成功制备了具有核壳结构的螺旋CNC/Fe3O4/C复合
物。

[0039] 采用矢量网络分析仪测试复合材料的吸波性能，将所得CNC/Fe3O4/C复合材料试样粉末与石蜡粉末按照质量比为2∶3进行混合，制备成标准模具，用矢量网络分析仪在1～
18GHz范围内测试样品的电磁参数，并根据相关公式，计算并绘出电磁波吸波曲线，如图3所
示。由图3可以看出，本实施例所制得的石墨烯基铅复合吸波材料对低频到高频电磁波都表
现出很好的吸波性，当厚度为1.7mm时，最大衰减值在13.4GHz处达到‑47.5dB，有效吸收带
((RL<‑10dB))宽达到5GHz(13‑18GHz)，由此可见CNC/Fe3O4/C吸波性能优异，有望实际应用
于宽领域电磁波吸波场合。

[0040] 实施实例2

[0041] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0042] (2)将100mg CNC粉体分散在25ml乙二醇中，超声1h使其分散均匀，按CNC:Fe3+质量3+
比1:1加入可溶性Fe (Fe(NO3)3·5H2O)、随后加入0.5g聚乙二醇、1.5g醋酸钠，将混合溶液
超声10min，再将所得混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜内衬中，将反应釜置于140℃条件下
反应30h后将所得产物用去离子水、酒精抽滤的方法冲洗3次，干燥后得到CNC/Fe3O4复合物。

[0043] (3)取过程(2)制备的CNC/Fe3O4复合物置于石英管中，利用CVD系统在Fe3O4表面包覆碳。反应温度为400℃，反应气体为流速分别是100sccm的氩气以及10sccm的乙炔(惰性气
体与碳源气体流速比为10:1)。反应时间为900s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持氩气直
至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Fe3O4/C复合物。

[0044] 利用X射线衍射仪测试上述CNC/Fe3O4/C复合物的晶体结构如图4所示。特征峰2θ＝30.2°，35.4°，40.1°，57.0°，62.6°分别对应是Fe3O4的(220),(311),(400),(511)，(440)晶
面(JCPDS 19‑0629)。

[0045] 利用透射电子显微镜观察合成材料的形貌以及核壳结构，如图5(a‑b)所示。TEM结果表明，产物较好保持了CNC固有的螺旋形貌，而Fe3O4均匀生长在CNC表面，且Fe3O4表面包
覆了一层很薄的碳层。由此可见，本发明成功制备了具有核壳结构的螺旋CNC/Fe3O4/C复合
物。

[0046] 吸波性能测试条件与实施实例(1)相同，结果如图6所示。由图6可以看出，本实施例所制得的石墨烯基铅复合吸波材料对低频到高频电磁波都表现出很好的吸波性，当厚度
为1.5mm时，最大衰减值在16.1GHz处达到‑36.5dB，有效吸收带((RL<‑10dB))宽达到4GHz
(14‑18GHz)，由此可见CNC/Fe3O4/C吸波性能优异，有望实际应用于宽领域电磁波吸波场合。

[0047] 实施实例3

[0048] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0049] (2)将100mg CNC粉体分散在25ml无水乙醇中，超声1h使其分散均匀，按CNC:Fe2+质2+
量比1:4加入可溶性Fe (FeCl2·5H2O)、滴加入10ml稀氨水(质量分数2.5wt％)、0.2ml双氧
水(质量分数28wt％)10ml(50g/L)的聚乙二醇溶液(PEG)，随后将混合溶液超声10min，再将
所得混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜内衬中，将反应釜置于220℃条件下反应4h后将所得
产物用去离子水、酒精抽滤的方法冲洗3次，干燥后得到CNC/Fe3O4复合物。(3)取过程(2)制
备的CNC/Fe3O4复合物置于石英管中，利用CVD系统在Fe3O4表面包覆碳。反应温度为600℃，
反应气体为流速分别是350sccm的氮气以及10sccm的乙炔(惰性气体与碳源气体流速比为
35:1)。反应时间为450s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持350sccm的氩气直至系统降至
室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Fe3O4/C复合物。

[0050] 利用透射电子显微镜观察合成材料的形貌以及核壳结构，如图7(a‑b)所示。TEM结果表明，产物较好保持了CNC固有的螺旋形貌，且Fe3O4表面包覆了一层很薄的碳层。由此可
见，本发明成功制备了具有核壳结构的螺旋CNC/Fe3O4/C复合物。

[0051] 吸波性能测试条件与实施实例(1)相同，结果如图8所示。本实施例所制得的石墨烯基铅复合吸波材料对低频到高频电磁波都表现出很好的吸波性，当厚度为3mm时，最大衰
减值在8.1GHz处达到‑55.6dB，有效吸收带宽达到4GHz，由此可见CNC/Fe3O4/C吸波性能优
异，有望实际应用于宽领域电磁波吸波场合。

[0052] 实施实例4

[0053] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0054] (2)将100mg CNC粉体分散在35ml去离子水中，超声1h使其分散均匀，按CNC:Ni2+质2+
量比1:2加入可溶性Ni (NiCl2·5H2O)、加入1.2g尿素，随后将混合溶液超声10min，再将所
得混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜内衬中，将反应釜置于160℃条件下反应8h后将所得产
物用去离子水、酒精抽滤的方法冲洗3次，干燥后得到CNC/NiO复合物。

[0055] (3)取过程(2)制备的CNC/NiO复合物置于石英管中，利用CVD系统在NiO表面包覆碳。反应温度为450℃，反应气体为流速分别是300sccm的氩气以及10sccm的乙炔(惰性气体
与碳源气体流速比为30:1)。反应时间为300s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持350sccm
的氩气直至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Ni/C复合物。

[0056] 利用X射线衍射仪测试上述CNC/Ni/C复合物的晶体结构如图9所示。特征峰2θ＝44.5°，51.8°以及76.3°分别对应是Ni的(111),(200)和(220)晶面(JCPDS 04‑0850)。

[0057] 利用扫描电子显微镜观察合成材料的形貌，如图10所示。SEM结果表明，产物较好保持了CNC固有的螺旋形貌，且Ni颗粒上面生长了很短的碳纤维并将其包覆。由此可见，本
发明成功制备了具有核壳结构的螺旋CNC/Ni/C复合物。得益于具有核壳结构的螺旋结构，
该复合材料有望实际应用于宽领域电磁波吸波场合。

[0058] 实施实例5

[0059] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0060] (2)将100mg CNC粉体分散在35ml去离子水中，超声1h使其分散均匀，按CNC:Co2+质2+
量比1:2加入可溶性Co (CoCl2·6H2O)加入滴加入5ml浓氨水(质量分数25wt％)，随后将混
合溶液超声10min，再将所得混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜内衬中，将反应釜置于160℃
条件下反应8h后将所得产物用去离子水、酒精抽滤的方法冲洗3次，干燥后得到CNC/Co3O4复
合物，见图11。

[0061] (3)取过程(2)制备的CNC/Co3O4复合物置于石英管中，利用CVD系统在CNC/Co3O4表面包覆碳。反应温度为450℃，反应气体为流速分别是200sccm的氩气以及10sccm的乙炔(惰
性气体与碳源气体流速比为20:1)。反应时间为300s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持
350sccm的氩气直至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Co3O4/C复合物。

[0062] 利用扫描电子显微镜观察合成材料的形貌，如图12所示。SEM结果表明，产物较好保持了CNC固有的螺旋形貌，且Co3O4颗粒上面包覆很薄的碳层(于图11对比)。由此可见，本
发明成功制备了具有核壳结构的螺旋CNC/Co3O4/C复合物。得益于具有手性、核壳结构等优
异结构，使得该复合材料有望实际应用于宽领域电磁波吸波场合。

[0063] 实施实例6

[0064] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0065] (2)将100mg CNC连同其生长用的基板放置在磁控溅射系统中，以纯铁为靶材，在CNC表面溅射复合Fe纳米颗粒。具体参数为：工作电流为60mA、工作电压为40mV、工作功率为
20W、沉积时间为10min。

[0066] (3)取过程(2)制备的CNC/Fe复合物置于石英管中，利用CVD系统在CNC/Fe表面包覆碳。反应温度为450℃，反应气体为流速分别是350sccm的氩气以及10sccm的乙烯(惰性气
体与碳源气体流速比为35:1)。反应时间为300s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持
350sccm的氩气直至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Fe/C复合物。得
益于具有手性、核壳结构等优异结构，使得该复合材料有望实际应用于宽领域电磁波吸波
场合。

[0067] 实施实例7

[0068] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0069] (2)将100mg CNC连同其生长用的基板放置在磁控溅射系统中，以纯镍为靶材，在CNC表面溅射复合Ni纳米颗粒。具体参数为：工作电流为60mA、工作电压为40mV、工作功率为
20W、沉积时间为10min。

[0070] (3)取过程(2)制备的CNC/Fe复合物置于石英管中，利用CVD系统在CNC/Fe表面包覆碳。反应温度为400℃，反应气体为流速分别是300sccm的氮气以及30sccm的甲烷(惰性气
体与碳源气体流速比为35:1)。反应时间为900s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持
350sccm的氩气直至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Ni/C复合物。得
益于具有手性、核壳结构等优异结构，使得该复合材料有望实际应用于宽领域电磁波吸波
场合。

[0071] 实施实例8

[0072] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0073] (2)将100mg CNC连同其生长用的基板放置在磁控溅射系统中，以纯钴为靶材，在CNC表面溅射复合Co纳米颗粒。具体参数为：工作电流为60mA、工作电压为40mV、工作功率为
20W、沉积时间为10min。

[0074] (3)取过程(2)制备的CNC/Fe复合物置于石英管中，利用CVD系统在CNC/Co表面包覆碳。反应温度为600℃，反应气体为流速分别是300sccm的氩气以及30sccm的乙醇(惰性气
体与碳源气体流速比为10:1)。反应时间为500s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持
350sccm的氩气直至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Co/C复合物。得
益于具有手性、核壳结构等优异结构，使得该复合材料有望实际应用于宽领域电磁波吸波
场合。

[0075] 实施实例9

[0076] (1)CNC制备方法与实施实例(1)相同。

[0077] (2)将100mg CNC连同其生长用的基板放置在热蒸发系统中，以纯铁为蒸发源，在CNC表面蒸发复合Co纳米颗粒。具体参数为：工作电温度为3000℃，沉积时间为30min。

[0078] (3)取过程(2)制备的CNC/Fe复合物置于石英管中，利用CVD系统在CNC/Fe表面包覆碳。反应温度为700℃，反应气体为流速分别是400sccm的氮气以及10sccm的乙醇(惰性气
体与碳源气体流速比为40:1)。反应时间为50s。待反应结束后，停止通入乙炔，保持350sccm
的氩气直至系统降至室温。得到样品即为具有核壳结构的螺旋CNC/Co/C复合物。得益于具
有手性、核壳结构等优异结构，使得该复合材料有望实际应用于宽领域电磁波吸波场合。

[0079] 实施实例10

[0080] 制备步骤与实施例9基本相同，区别仅在于：将实施例步骤(2)中的铁靶源替换为镍靶，其余反应条件一致，制得核壳结构的螺旋CNC/Ni/C复合物吸波材料。

[0081] 实施实例11

[0082] 制备步骤与实施例9基本相同，区别仅在于：将实施例步骤(2)中的铁靶源替换为钴靶，其余反应条件一致，制得核壳结构的螺旋CNC/Co/C复合物吸波材料。

[0083] 以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还
可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。