在現代信息技術與通信設備的快速發展過程中，電磁波吸收材料的需求日益增加，尤其是在提高設備性能、降低輻射污染等方面。近期研究表明，將過渡金屬單原子（M-SAs）錨定在碳基基材上，可以顯著提升電磁波吸收材料的性能，各種基于碳的M-SAs電磁波吸收材料相繼被開發。然而，以往研究中的M-SAs基材料通常表現出M-N4結構，其中對稱的電荷分布限制了電波吸收性能的最大增強。因此，打破電荷分布的對稱性是進一步提高M-SA基吸收材料吸收特性的關鍵。

哈爾濱工程大學張瀟等采用離子吸附與高溫熱解的方法，將鈮原子分散到多孔碳納米花（PCF）材料中，合成了Nb-SA/PCF。 XAFS測試和DFT計算表明，在PCF上形成了具有非對稱NbN₃O₂配位結構的鈮單原子。這種非對稱結構能夠有效打破電荷分布的對稱性，增強極化損失，提升碳材料的電磁波吸收性能。涂覆聚二甲基硅氧烷的Nb-SA/PCF/ANF薄膜（P-Nb-SA/PCF/ANF）展現出優異的電磁波吸收性能，在厚度為2.0 mm時有效吸收帶寬達到6.00 GHz。此外，P-Nb-SA/PCF/ANF膜還展現出優秀的柔性、疏水性、機械強度和結構穩定性，使其具有良好的環境適應性。本研究為開發新型電磁波吸收材料提供了重要的理論和實驗依據，推動了碳基復合材料的研究與應用進展。

圖1 (a) 通過 DFT 結構優化得到的 PCF 與 Nb-SA/PCF 幾何結構圖，(b) PCF 與 Nb-SA/PCF 的電荷密度差分圖（俯視圖和側視圖），(c) PCF 與 Nb-SA/PCF 的 Bader 電荷分析結果，(d) PCF 與 Nb-SA/PCF 的態密度對比圖譜。

圖2 (a) 介電常數實部與頻率關系曲線，(b) 介電常數虛部與頻率關系曲線，(c) 介電損耗正切值與頻率關系曲線（PCF、Nb₂O₅/PCF 和 Nb-SA/PCF），(d) PCF 的二維反射損耗分布圖，(e) Nb₂O₅/PCF 的二維反射損耗分布圖，(f) Nb-SA/PCF 的二維反射損耗分布圖，(g) 厚度為 2.0-3.5 mm 時的有效吸收帶寬，(h) 中空多孔結構與非對稱 NbN₃O₂ 配位對提升電磁波吸收性能的協同作用機制示意圖。 

圖3 (a) P-Nb-SA/PCF/ANF 薄膜的照片（展示其可彎曲和可折疊性），(b) P-Nb-SA/PCF/ANF 薄膜在 0 秒和 60 秒時的接觸角測試圖，(c) 輕質 P-Nb-SA/PCF/ANF 薄膜承載超過 700 克砝碼的照片，(d)-(e) P-Nb-SA/PCF/ANF 薄膜在 100℃ 下 0-60 分鐘的紅外熱成像圖，(f)-(g) P-Nb-SA/PCF/ANF 薄膜的 RL 曲線及其二維反射損耗分布圖。

Liu M, Ma Z, Huang L, et al Asymmetrically coordinated niobium single atoms on porous carbon nanoflowers for effective electromagnetic wave absorption. Nano Research, 2025 18(8): 94907602. 

https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907602.