片状结构可以有效增强金属磁性粒子的吸波性能，但不同方向上电磁波与粒子之间的相互作用机制尚不明确。华南理工大学刘仲武团队通过旋转磁场制备了定向的FeSiAl/石蜡复合材料，并将其制成同轴环进行电磁测量。环中的FeSiAl片沿着与电磁波的电场和磁场不同的角度取向。研究这些角度对复合材料的电磁和磁性属性以及微波吸收性能的影响，发现可以通过分别调整片与电场之间的角度和片与磁场之间的角度来独立地调控介电常数和磁导率。通过电磁和微磁模拟可以理解背后的机制。各向异性的介电常数源于片状粒子感应电场，而各向异性的磁导率则来自退磁场的影响。最佳的取向结构可以通过抑制感应电场来降低介电常数，同时通过抑制动态磁化过程中的退磁能来保持高磁导率，这有利于复合材料的阻抗匹配。因此，取向结构在调节片状粒子的微波吸收性能方面极为有效。这项工作不仅提供了一种调控吸波性能的有效方法，而且为未来吸波材料的设计和优化提供了理论指导。

原文链接：https://doi.org/10.1063/5.0210937

本文要点：

1）通过改变FeSiAl片与电场和磁场之间的角度，可以独立调控复合材料的介电常数和磁导率。

2）介电常数的调控与片状粒子的感应电场有关，而磁导率的调控与退磁场效应有关。

3）利用电磁仿真和微磁模拟来理解调控机制，模拟结果与实验数据吻合，证实了调控方法的有效性。

4）通过优化粒子的取向结构，可以在降低介电常数的同时保持高磁导率，从而改善复合材料的阻抗匹配。

5）通过VSM测试了片状磁性颗粒沿着不同方向下磁化的磁滞回线，实验结果与仿真结果相符，验证了片状磁性金属颗粒的退磁场。

(a) 定向FeSiAl/石蜡复合材料(b) 弯曲复合材料制备用于电磁测量的环(c)E0-E90 (d)M0-M90（e）复合材料的取向结构细节

复合材料 E0 (a)、E22.5 (b)、E45 (c)、E67.5 (d) 和 E90 (e) 以及复合材料 M0 (f)、E22.5 (g)、E45 (h)、E67.5 (i) 和 E90 (j) 的反射率光谱。

片状FeSiAl粒子在不同方向激发磁场作用下的实验和计算的磁滞回线(a)，以及不同方向的激励磁场下的计算 μ’-f 曲线和计算 μ”-f 曲线 (b)