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陜科大沈夢霞課題組 Small:具有優(yōu)異電磁波吸收性能的天然木材衍生的MoS2@Gd2O3/Mxene多層異質(zhì)界面氣凝膠
2023-11-13  來源:高分子科技

  隨著無線通訊的廣泛使用和電子設(shè)備精密度靈敏度不斷提高,對能有效解決電磁污染問題的電磁波吸收材料提出了更高的要求。良好的阻抗匹配和強的電磁波損耗是電磁波吸收材料基本要求;合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以產(chǎn)生多層次的空間結(jié)構(gòu)和不均勻的界面,有利于優(yōu)化電磁波的傳播路徑,實現(xiàn)額外的電磁波能量損耗。而多元復(fù)合材料能夠發(fā)揮各組分材料的優(yōu)勢,避免不平衡的阻抗和單一的損耗機制,可以有效減少電磁波的表面反射增加入射波的損耗。因此,材料的多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計和多元復(fù)合材料的合理構(gòu)建是改善電磁波吸收性能的有效策略。天然的生物質(zhì)材料經(jīng)歷億萬年的演變,呈現(xiàn)出各種各樣獨特的結(jié)構(gòu),通過簡單的處理,可以在保持天然生物質(zhì)材料本身形態(tài)結(jié)構(gòu)的同時實現(xiàn)材料的功能化,有效避免結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來的問題。


  針對上述問題,陜西科技大學(xué)生物質(zhì)化學(xué)與材料院士創(chuàng)新團隊沈夢霞副教授課題組以具有定向多孔結(jié)構(gòu)的天然木材作為框架,采用自上而下的方法制備了木質(zhì)氣凝膠。隨后,結(jié)合具有高介電常數(shù)的MXene和磁性的稀土氧化物Gd2O3,并以MoS2納米片進行表面包覆,以此形成多個異質(zhì)界面,實現(xiàn)阻抗匹配和多種電磁波損耗機制。通過這種方法成功制備了具有磁-介電協(xié)同和多層結(jié)構(gòu)的MoS2@Gd2O3/Mxene多孔碳氣凝膠復(fù)合材料(MGMCA。本項工作通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和多元復(fù)合材料的構(gòu)建,制備了一種天然木材衍生的電磁波吸收材料所制備的復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波吸收性能,在僅1.9毫米的超薄厚度下,最小反射損失可達到-57.5 dB,并具有4.35 GHz的有效吸收帶寬。 


1. MGMCA吸波材料制備過程示意圖。 


2. MGMCA的微觀結(jié)構(gòu)表征。


圖3. MGMCA的物理化學(xué)表征。


圖4. MGMCA的電磁參數(shù)表征。


圖5. MGMCA的電磁波吸收性能。


6. MGMCA電磁波吸收機理示意圖。


  相關(guān)研究成果以“Promoting Electromagnetic Wave Absorption Performance by Integrating MoS2@Gd2O3/MXene Multiple Hetero-Interfaces in Wood-Derived Carbon Aerogels”為題發(fā)表在Small期刊上。陜西科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院(柔性電子學(xué)院)沈夢霞副教授、材料科學(xué)與工程學(xué)院黃劍鋒教授為共同通訊作者,陜西科技大學(xué)碩士研究生齊佳樂為本工作主要完成人,加拿大新布倫瑞克大學(xué)/美國緬因大學(xué)倪永浩教授為合作完成人。感謝國家自然科學(xué)基金(22108164)、陜西省高層次人才項目、國家留學(xué)基金委“促進與加拿大、澳大利亞、新西蘭及拉美地區(qū)科研合作與高層次人才培養(yǎng)項目”等對本工作的大力支持!


  文章鏈接:Promoting Electromagnetic Wave Absorption Performance by Integrating MoS2@Gd2O3/MXene Multiple Hetero-Interfaces in Wood-Derived Carbon AerogelsSmall 2023, 2306915. 

  https://doi.org/10.1002/smll.202306915

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