背景介绍
传统防腐/微波吸收（MA）材料虽然在受控环境中有效，但在多功能性和环境兼容性方面表现出关键的局限性。其结构难以在波动的湿度和温度条件下同时适应宽带电磁波吸收和动态腐蚀防护。随着电子设备的进步和服务环境日益复杂，微波吸收材料（MAMs）必须具备宽带宽、高效吸收和耐腐蚀性，以应对多功能应用中出现的挑战。仅依赖单一防腐机制的微波吸收材料在恶劣环境下难以维持长期高性能服役，关键解决方案在于开发集成微波吸收和缓蚀功能的多机制协同系统。
成果简介
我们提出了一种通过协同设计策略制造的微波吸收涂层。该涂层有效地将宽带微波吸收与主动-被动防腐机制耦合起来。我们创新性地提出了一种阶段性防腐体系，可在不同的腐蚀阶段提供防腐作用，从而减轻传统吸波/防腐材料固有的服役寿命短和性能退化的局限。还原氧化石墨烯（RGO）的引入带来了多尺度电磁耗散路径，增强了导电损耗和界面极化，同时通过其平面拓扑结构产生“迷宫效应”，被动地阻碍腐蚀性电解质的渗透。精确调控的SiO2通过调节介电梯度和导电网络连续性，进一步优化阻抗匹配，同时改善被动防腐性能，包括疏水性和抗氧化性。优化后的 RGO/FCIP@SiO₂-3 涂层展现出创纪录的性能：在 2.0 mm 厚度下，12.82 GHz 处最小反射损耗（RLmin）为 -68 dB，有效吸收带宽（EAB）达 7 GHz；在 360 小时盐雾暴露和 25 次摩擦循环后，缓蚀率保持率达 99.36%，且微波吸收性能未退化。这项工作通过将电磁波吸收与多重防御防腐机制相统一的多尺度界面工程，为可部署于海洋环境的隐身材料建立了一个变革性范式，为需要同时具备吸波能力和长期环境稳定性的海军雷达系统和海上电子基础设施提供了突破性解决方案。
图文导读
图1：复合气相缓蚀剂（VCI）系统综合评价：(a) 腐蚀测试后钢表面的光学图像、(b) 防护涂层的增重分析、(c) 计算得出的腐蚀速率和缓蚀效率、(d) 钢表面形貌的SEM和EDS表征、(e) 用于评估表面疏水性的水接触角测量、(f) 不同浸泡时间下的电化学阻抗谱（EIS）和塔菲尔（Tafel）极化曲线、(g) BGC 复合体系中协同缓蚀机理示意图。
图2：(a) 复合结构及涂层制备工艺示意图、(b1) FCIP、(b2) RGO/FCIP-2 的SEM图像、 RGO/FCIP-2 的元素分布分析： (c1) Fe 元素、(c2) Si 元素、(d1) RGO/FCIP@SiO₂-1、(d2) RGO/FCIP@SiO₂-2、(d3) RGO/FCIP@SiO₂-3、(d4) RGO/FCIP@SiO₂-4 的 SEM 图像、RGO/FCIP@SiO₂-4 的元素分布分析： (e1) Fe 元素、(e2) Si 元素、(f) RGO/FCIP@SiO₂-3 的透射电子显微镜（TEM）图像、(g) RGO/FCIP@SiO₂-3 的TEM图像。
图3：结构与成分表征。(a) Raman图谱、(b)XRD图谱、(c) FT-IR光谱、(d) RGO/FCIP@SiO₂-3 的XPS全谱、 (e) C 1s 谱、(f) O 1s 谱、(g) Fe 2p谱、(h) Si 2p 谱、(i) 磁滞回线。
图4：FCIP、RGO/FCIP 和 RGO/FCIP@SiO₂的电磁波吸收性能。(a) 复介电常数 (ε) 的实部 (ε′) 和虚部 (ε′′)、(b) 磁导率 (μ) 的实部 (μ′) 和虚部 (μ′′)、(c) 介电损耗正切 (tanε)和磁损耗正切 (tanδμ)、(d) C0 值、(e) 衰减常数 (α) 的频率依赖性。
图5：(a) FCIP、(b) RGO/FCIP-2、(c) RGO/FCIP@SiO₂-3 在不同厚度和频率下理论计算的RL值三维分布图、(d) FCIP、(e) RGO/FCIP-2、(f) RGO/FCIP@SiO₂-3 在不同厚度下的RL图及其对应的 |Zin/Z0| 值、(g) 不同样品在 2 mm 厚度下的二维RL图对比、(h) RGO/FCIP@SiO₂-3 的综合性能与已报道的其他 CIP 基吸收剂的比较。
图6：(a) FCIP, (b) RGO/FCIP-2, (c) RGO/FCIP@SiO₂-1, (d) RGO/FCIP@SiO₂-2, (e) RGO/FCIP@SiO₂-3, (f) RGO/FCIP@SiO₂-4 的 |Zin/Z0| 值二维计算阻抗匹配分布图、(g) 电导损耗、(h) 极化损耗。
图7：(a) RGO/FCIP@SiO₂-3 涂层在不同摩擦次数下的表面接触角。(b) 接触角误差、(c) 受保护钢板的表面状况和SEM图像、(d) 腐蚀速率和缓蚀效率、(e) RGO/FCIP@SiO₂ 涂层表面在未摩擦时和经过 25 次摩擦循环后的自清洁性能。
图8：(a) 雷达散射截面 (RCS) 仿真曲线、(b) 理想电导体 (PEC) 以及 (c) 覆盖 FCIP 涂层的 PEC、(d) 覆盖 RGO/FCIP-2 涂层的 PEC 和 (e) 覆盖 RGO/FCIP@SiO₂-3 涂层的 PEC 的仿真结果、(f) RGO/FCIP@SiO₂-3 防腐涂层的吸波与防腐机制示意图、360 小时盐雾测试前后RL值对比: (g) RGO/FCIP@SiO₂-3, (h) RGO/FCIP-2。
