吸波材料的制备及其研究方法

《兼具多功能普鲁士蓝衍生物及其复合吸波材料的研究》

摘要：

本文旨在研究兼具多功能特性的普鲁士蓝衍生物及其复合吸波材料。通过对普鲁士蓝衍生物的合成方法、物理化学性质、以及与其它材料组成的复合吸波材料的电磁性能和吸波效果的研究，探讨其潜在的工程应用前景。研究不仅揭示了其多功能的性质，而且为设计更高效、环保的电磁波吸收材料提供了新的思路。

一、引言

随着现代电子技术的快速发展，电磁波污染问题日益严重。吸波材料作为一种有效的电磁波控制手段，受到了广泛的关注。普鲁士蓝衍生物因其独特的物理化学性质和良好的电磁性能，在吸波材料领域具有巨大的应用潜力。然而，单一组分的吸波材料往往难以满足复杂的实际应用需求，因此研究普鲁士蓝衍生物与其它材料的复合，开发兼具多种功能的吸波材料具有重要的现实意义。

二、普鲁士蓝衍生物的合成与性质

普鲁士蓝衍生物是一类具有立方结构的过渡金属配合物。其合成方法多样，本文采用一种简单易行的方法进行合成。通过对合成条件进行优化，得到了纯度高、结构稳定的普鲁士蓝衍生物。该衍生物具有优异的电磁性能，如高磁导率、高介电常数等，使其在电磁波吸收方面具有独特的优势。三、复合吸波材料的制备与性能研究

本文通过将普鲁士蓝衍生物与其它材料进行复合，制备了多种复合吸波材料。通过改变复合材料的组成和结构，研究其对电磁波吸收性能的影响。实验结果表明，复合后的吸波材料具有更优异的吸波效果，能有效吸收特定频率范围内的电磁波。此外，通过调节复合材料的组成比例和微观结构，可以实现吸波频带的调节和优化。

四、多功能特性的研究与应用

普鲁士蓝衍生物及其复合吸波材料具有多种多功能特性。首先，它们具有良好的电磁屏蔽效果，能有效减少电磁辐射对人体的危害。其次，这些材料还具有较高的机械强度和化学稳定性，使其在恶劣环境下仍能保持良好的性能。此外，部分普鲁士蓝衍生物还具有光催化、电化学储能等特性，为其在能源、环保等领域的应用提供了可能。

改性铁氧体复合吸波材料研究进展

1. 内容概览................................................2

1.1 研究背景.............................................2

1.2 研究目的.............................................3

1.3 研究意义.............................................5

1.4 国内外研究现状.......................................6

2. 改性铁氧体吸波材料概述..................................7

2.1 铁氧体材料特性.......................................8

2.2 改性铁氧体吸波材料分类...............................9

2.3 改性铁氧体吸波材料制备方法..........................10

3. 改性铁氧体吸波材料的性能研究...........................12

3.1 电磁屏蔽性能........................................13

3.2 吸收性能............................................15

3.3 温度稳定性研究......................................17 3.4 其他性能研究........................................18

4. 改性铁氧体吸波材料的应用研究...........................19

电磁屏蔽和吸波材料的研究进展

电磁屏蔽和吸波材料

1、引言

随着现代电子工业的快速发展,各种无线通信系统和高频电子器件数量的急剧增加,导致了电磁干扰现象的增多和电磁污染问题的日渐突出。电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。电磁波辐射产生的电磁干扰（EMI）不仅会影响各种电子设备的正常运行，而且对身体健康也有危害。目前,主要的抗电磁千扰技术包括:屏蔽技术、接地技术和滤波技术。其中,屏蔽技术的主要方法是采用各种屏蔽材料对电磁辐射进行有效阻隔与损耗。吸波功能材料的研究是军事隐身技术领域中的前沿课题之一，其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测。世界上多个国家相继展开了对战机、巡航导弹、舰艇等军事用吸波材料的研究。由于电磁屏蔽材料和吸波材料在社会生活和国防建设中的重要作用，因而其研究开发成为人们日益关注的重要课题。

2、电磁屏蔽和吸波材料的基本原理

材料对电磁波屏蔽和吸收的程度用屏蔽效能（SE）来表示，单位为分贝(dB)，一般来说，SE 越大，则衰减的程度越高。

2.1屏蔽体对电磁波的衰减机理

屏蔽体对电磁波的衰减机理有3种: (l)空气·屏蔽体界面的阻抗不连续性,对入射电磁波产生反射衰减; (2)未被表面反射而进入屏蔽体内的电磁波被屏蔽材料吸收的衰减; (3)进入屏蔽体内未被吸收衰减的电磁波到达屏蔽体一空气界面时因阻抗不连续性被反射,并在屏蔽体内部发生多次反射衰减。屏蔽效能可用下式表示：

SET = SER+ SEA+ SEM (1)

式中：SER表示反射损失，SEA表示吸收损失，SEM表示多次反射损失。

2.2吸波材料的基本物理原理

吸波材料的基本物理原理是，材料对入射电磁波实现有效吸收，将电磁波能量转换为热能或其它形式的能量而损耗掉。该材料应具备两个特性即波阻抗匹配特性和衰减特性。波阻抗匹配特性即创造特殊的边界条件是入射电磁波在材料介质表面的反射系数 r 最小，从而尽可能的从表面进入介质内部。衰减特性是指进入材料内部的电磁波因损耗而被迅速吸收。损耗大小，可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。要提高介质吸波效能，其基本途径是提高介质电导率，增加极化“摩擦”和磁化“摩擦”，同时还要满足阻抗匹配条件，使电磁波不反射而进入介质内部被吸收。

吸波材料理论设计的研究进展

吸波材料理论设计的研究进展／王晨等·５·

吸波材料理论设计的研究进展＊

王晨，顾家琳，康飞字

（清华大学材料科学与工程系教育部先进材料实验室，北京１０００８４）

摘要吸波材料的理论设计是吸波材料研究的重要环节。合理的理论设计能有效提高实验工作的效率，缩短生产周期。针对吸波材料的设计方案，从等效电磁参数拟合、多层材料计算以及优化设计３个层次对当前吸波材料理论设计的进展进行了介绍和评述。随着纳米吸波材料的兴起。吸波设计理论需要进一步发展才能满足实际应用的需要。关键词吸波材料等效电磁参数多层优化设计中图分类号：ＴＢ３４

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＤｅｓｉｇｎｓｏｆＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｂｓｏｒｂｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ

ＷＡＮＧＣｈｅｎ，ＧＵＪｉａｌｉｎ，ＫＡＮＧＦｅｉｙｕ

（ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４）Ａｂｓｈ耐Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｃａｎｒｃｍ＿ａｒｋａｂｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｗｏｒｋａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｙｃｌｅｔｉｍｅｏｆｐｒｏｄｕｃ—ｔｉｏｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｓ．．ｆｉｔ—ｔｉｎｇｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｅｓｉｇｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｉｎｇｏｆｎｓｎｏｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｎｅｅｄｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐ—ｍｅｎｔｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｎｂｍｉｃｒｏｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ。ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｅｓｉｇｎ

羰基铁—镍锌铁氧体复合体的吸波性能研究

1 羰基铁—镍锌铁氧体复合体的吸波性能研究

吸波材料为隐身技术的核心，是成为集海，陆，空的立体化战争中,各军事大国最备受关注的材料，而羰基铁和镍锌铁氧体因其具有优异的电磁学性能，成为隐身技术中主导的材料。由于单一的材料很难在较宽的频谱范围内，满足优异的微波吸收性能，故通过材料多元的复合或结构上的复合，来调节复合体的电磁参数。本实验主要研究羰基铁-镍锌铁氧体的复合体性能研究。

按照特定的化学计量配比，采用溶胶凝胶法制备一定质量的镍锌铁氧体前驱物,经烘箱干燥后，在700C管式炉中烧结，同时保温2h，得到纳米镍锌铁氧体颗粒。利用XRD,SEM，VSM对得到的纳米颗粒粉体进行结构分析，形貌表征，和磁性测量，得到了具有尖晶石结构的镍锌铁氧体4265.035.0OFeZnNi纳米颗粒，其颗粒尺寸大小分布均匀，即平均粒度为65nm的纳米粉体。利用超声波清洗仪，将不同体积比列的羰基铁和镍锌铁氧体进行超声分散均匀，制备得到均匀的羰基铁-镍锌铁氧体的混合物的复合体，后掺杂10%体积的pvp，作为颗粒物的粘结剂，在研钵中进行研磨，混合均匀，得到具有一定可塑性的羰基铁-镍锌铁氧体的混合物粉体。后进行模压成型，得到环状且厚度很薄的复合体样品，利用矢量网络分析仪来测试复合体不同体积比例样品的电磁参数，如：介电常数，磁导率，复介电常数，复磁导率。根据传输理论，得到各个体积比的羰基铁-镍锌铁氧体复合体的微波发射吸收曲线，探究其吸波性能。最后证明，随着羰基铁的含量增加，其复合体的吸波性能有了较大的提升，同时其微波吸收频谱变宽，以及随着涂覆层厚度的增加，复合体样品的微波吸收峰向着低频移动。

1.1隐身技术及吸波原理

隐身技术是在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性, 使目标物体在一定波长范围内难以被发现的技术，而吸波材料即为隐身技术的核心，进而受到了各军事大国的高度重视，成为集海，陆，空的立体化战争中最重要的。具有尖晶石结构镍锌铁氧体，本身具有高的磁化强度M，高阻抗cR、高的居里温度cT，高电阻率，低损耗等特点，同时具有介电损耗和磁损耗双重特性，使其在(1-100MHz)频谱范围内应用最广，是一种性能优异的软磁铁氧体材料，软磁材料在变压器、磁记录材料、微波吸收材料等磁性材料的研究领域和发展前景中有着重要的地位。

吸波海绵原理

吸波海绵，也叫电磁波吸收材料，是一种用于减少电磁波反射和传输的特殊材料。

吸波海绵的设计思路是利用具有高介电常数和介电损耗的材料，使得其能够有效地吸收电磁波能量而不反射。从而降低电磁波对周围环境的干扰和影响，以及提高电磁波信号的传输效率。

吸波海绵通常由硅胶、氯丁橡胶、聚氨酯等有机高分子材料制成，这些材料具有较高的电磁波吸收性能。吸波海绵的制备过程是在这些材料中添加各种吸波剂和助剂，然后经过挤压、混合、发泡等工艺过程制成海绵状的材料。

吸波剂是吸波海绵的重要组成部分，其作用是使材料具有较高的介电常数和介电损耗，从而增强吸波性能。常用的吸波剂包括铁氧体、碳黑、氧化铁、氧化锌等。助剂的作用是改善材料的成型性能、提高吸波性能。

吸波海绵的吸波机理是电磁波在吸波材料中传播时与材料中的分子发生相互作用，产生摩擦和能量损耗。这种摩擦和能量损耗会将电磁波能量转化为热能，使其被吸收而不反射。吸波材料的介电常数和介电损耗是影响吸波效果的重要因素。

吸波海绵广泛应用于电磁兼容性测试、电磁场防护、天线设计、噪声控制、摄像机等领域。在电磁兼容性测试中，吸波海绵用于减少测试环境中的反射和干扰；在天线设计中，吸波海绵用于提高天线的工作效率；在噪声控制中，吸波海绵用于降低机器和设备产生的噪音。

随着电子信息技术的飞速发展，吸波海绵的应用范围将继续扩大，并且不断更新和改进吸波材料的吸波性能将是研究的重要方向。吸波海绵在电磁兼容性测试中的应用

在电磁兼容性测试中，吸波海绵主要用于减少测试环境中的反射和干扰。测试环境中存在的电磁干扰会对测试结果产生很大的影响，而吸波海绵能够有效地吸收不必要的电磁波反射，提供一个干净的测试环境。在实际测试中，常常使用吸波海绵来制造一个“无反射室”，以便更准确地测量电磁场强度和分布。这种“无反射室”由吸波海绵衬垫和金属框架组成，使得测试环境中的电磁波能够被有效地吸收而不会反射。

吸波材料

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吸波材料

姓名：王丽君

学院：纺织与材料工程学院

专业：材料工程

科目：材料表面与界面工程技术

学号：13208520403408

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吸波材料

摘要：介绍了吸波材料的吸波原理和吸波材料的分类，以及几种新型吸波材料，如铁氧体吸波材料，纳米吸波材料、手性材料、导电高分子吸波材料，耐高温陶瓷材料，并简单介绍了纳米复合材料的制备方法。

关键词：吸波材料；吸波原理；新型吸波材料；纳米复合材料的制备

信息化战争中，武器平台的高度信息化和电子化，使飞机、坦克、舰艇等所处的环境日益复杂。它们除受地面或空中的火力威胁和电子干扰外，其一举一动还处于红外、雷达、激光等探测器的严密监视之下，使其生存能力和战斗能力面临极大挑战，这样其隐身性能就显得尤为重要。

隐身技术主要涉及材料隐身和结构隐身两大方面。前者是使用吸波材料或涂料；后者是合理地设计武器外形，以提高隐蔽性。再此，不得不提及吸波材料。

1、吸波材料的吸波原理

吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，一般由基体材料(或粘接剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。由于各类材料的化学成分和微观结构不同,吸波机理也不尽相同。材料吸收电磁波的基本条件是：①电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；②进入材料内的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配。

2、吸波材料的分类

目前吸波材料分类较多，现大致分成下面4种：

(1) 按材料成型工艺和承载能力，可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。前者是将吸收剂(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂混合后，涂覆于目标表面形成吸波涂层；后者是具有承载和吸波的双重功能,通常是将吸收剂分散在层状结构材料中，或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料(如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等)为面板，蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构。

吸波超材料研究进展

一、本文概述

随着现代科技的不断进步，电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛，然而，电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。为了有效地解决这一问题，吸波超材料应运而生。吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料，能够实现对电磁波的高效吸收，因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。

本文旨在综述吸波超材料的研究进展，包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性，阐述其吸波原理及影响因素。然后，将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。接着，将讨论吸波超材料的制备方法，包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。

通过本文的综述，读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解，并为进一步的研究和开发提供有益的参考。

二、吸波超材料的基本原理

吸波超材料，作为一种人工设计的复合材料，其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。吸波超材料通过特定的结构设计，能够有效地调控电磁波的传播行为，从而实现高效的电磁波吸收。

吸波超材料的设计往往采用亚波长结构，这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径，使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉，从而增加电磁波与材料的相互作用时间，提高电磁波的吸收效率。

吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率，这使得电磁波在材料内部传播时，会经历与常规材料不同的物理过程。当电磁波进入吸波超材料时，由于介电常数和磁导率的负值特性，电磁波的传播方向会受到调控，从而实现电磁波的高效吸收。

吸波超材料还可以通过引入损耗机制，如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等，将电磁波的能量转化为其他形式的能量，如热能，从而实现电磁波的衰减和吸收。这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。

吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制，实现电磁波的高效吸收。这一原理为吸波超材料在隐身技术、电磁防护、微波暗室等领域的应用提供了理论基础和技术支持。随着研究的深入，吸波超材料的性能将不断优化，应用领域也将进一步拓展。三、吸波超材料的分类

纳米雷达吸波材料的研究

纳米雷达吸波材料的研究1

蒋立勇，穆永民，史林兴，李相银南京理工大学理学院，南京(210094) E-mail：jalyca0510@摘要：本文利用电波暗室对三种不同的纳米材料涂层进行了吸波效能测试。结果表明，以纳米SiC粉末和纳米Fe3O4粉末制成的复合吸波涂层对818GHz雷达波具有较好的吸收效果，整体小于－10dB的带宽接近4.2GHz，吸收峰值为－15.3 dB；同时其具有较小的面密度和厚度，是一种较好的新一代吸波材料。此外三种样品涂层中，纳米Fe:

3O4涂层对8mm波的吸收效果最好，达到－7.988dB。关键词：纳米粉末；吸波特性；雷达吸波材料中图分类号：O469

1．引言

纳米材料是指粒度分布在l100nm之间的超细材料。由于其特殊结构使得其具有不同

寻常的吸波性能，这就为隐身技术的发展带来非常广阔的空间:[1-2]。一方面，纳米微粒尺寸

远小于雷达波波长，对雷达波的透过率大大高于常规材料，这就大大降低了对雷达波的反射

率；另一方面，纳米材料的比表面积比常规微粒大34个数量级，对雷达波和红外光波的吸

收率也比常规材料高得多。此外，随着颗粒的细化，颗粒的表面效应和量子尺寸效应变得突

出，颗粒的界面极化和多重散射成为重要的吸波机制，量子尺寸效应使纳米颗粒的电子能级

发生分裂，其间隔正处于微波能量范围(10:

－2:10－5eV)从而形成新的吸波通道[3]。SiC是一种

很好的耐高温隐身材料,常规尺寸下主要依靠介电损耗实现吸波,同时通过掺杂改相可以提高

其吸波效能[4-6]；纳米Fe3O4则是一种非常好的磁损耗吸波材料[7-8]。本文则主要对这两种纳米

材料的吸波特性进行实验研究,为研制新一代雷达吸波材料（英文简写为RAM）提供实验依

据。

2．样品的制备及测试方法

2.1 吸波涂层样品的制备

样品涂层所用填料为纳米SiC粉体及纳米Fe3O4粉体，由合肥开尔纳米技术发展有限公司

还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与吸波性能研究

东华大学硕士学位论文还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与吸波性能研究

I 还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与吸波性能研究

摘要

不论是在军事领域，还是民用领域，高性能吸波材料因具有厚度

薄、质量轻、吸收强以及吸收频带宽的优点而具有潜在的应用价值。

在众多高性能吸波材料中，石墨烯凭借其较低的密度、超高的比表面

积、优异的介电性能、机械性能和化学稳定性成为了吸波领域研究的

热点，然而，石墨烯较高的介电常数使得其阻抗匹配特性极差，造成

大量的电磁波被反射，进而导致其较差的吸波性能。针对以上问题，

本文以还原氧化石墨烯为基体，通过引入导电聚合物和核壳结构的纳

米粒子来提升还原氧化石墨烯的阻抗匹配特性，从而增强其对电磁波

的吸收；此外，为了探索其在实际过程中的应用，我们将制备的粉末

状吸波剂均匀分散于环氧树脂中，对其吸波性能进行了研究。具体研

究内容和结果如下：

（1）以苯胺功能化修饰的还原氧化石墨烯（rGO-An）为活性点，

通过界面聚合法将纳米棒状的聚苯胺（PANI）接枝在rGO表面，形

成还原氧化石墨烯共价接枝聚苯胺（rGO-g-PANI）复合材料。当该

复合材料在石蜡中的掺杂比为30wt%时，获得最优的吸波性能，在厚

度为3mm时，最小反射损耗（RL）可以达到-45.2dB，有效吸收带宽

能够覆盖4.4GHz，这表明PANI纳米棒的接枝明显能够改善rGO的

吸波性能；此外，为了突出rGO和PANI纳米棒接枝的增强效果优于

东华大学硕士学位论文还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与吸波性能研究

II 二者的物理吸附，我们将rGO/PANI复合材料和rGO-g-PANI复合材

料的吸波性能作了对比，并且对其机理进行了探讨。

（2）以类沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-67）为芯材，以氧化锌（ZnO）

为壳层，合成具有核壳结构的ZIF-67@ZnO纳米粒子，然后通过高温

煅烧的方式，将ZIF-67中的有机物裂解掉，形成核壳结构的

Co/NPC@ZnO纳米粒子，当30wt%的Co/NPC@ZnO纳米粒子混合在