化工學(xué)院黃文歡團(tuán)隊(duì)在《Small》上發(fā)表兩篇電磁材料研究成果

近日，我?；瘜W(xué)與化工學(xué)院黃文歡教授團(tuán)隊(duì)圍繞電磁材料微納結(jié)構(gòu)的精確構(gòu)造及性能調(diào)控開展了一系列研究工作，先后在《Small》期刊發(fā)表了兩篇研究論文。分別題為“Multifunctional MoCx Hybrid Polyimide Aerogel with Modified Porous Defect Engineering for Highly Efficient Electromagnetic Wave Absorption”及“Hetero-Interface Engineering on 9.0 wt% CoOx-Doped CeO2 Nanorods as Electromagnetic Wave Absorber and Integrated into Multifunctional Aerogel”。

成果一：基于多孔缺陷工程設(shè)計(jì)的多功能MoCx雜化聚酰亞胺氣凝膠用于高效電磁波吸收

隨著電磁波技術(shù)的發(fā)展，電磁污染對(duì)人類健康和自然的危害已受到研究者的廣泛關(guān)注，然而單一電磁衰減功能材料難以滿足現(xiàn)代多場(chǎng)景的實(shí)際應(yīng)用需求。因此，如何構(gòu)筑兼具優(yōu)異結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和多功能性的復(fù)合吸波材料是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。

近年來，輕質(zhì)復(fù)合氣凝膠材料的發(fā)展為解決電磁污染問題提供了有效的解決方案。聚酰亞胺（polyimide，PI）氣凝膠具有良好的力學(xué)性能、優(yōu)異的耐高低溫和耐化學(xué)性能，正逐漸成為輕質(zhì)耐熱吸波復(fù)合材料最有前途的基體?；诖?，黃文歡教授團(tuán)隊(duì)引入多孔缺陷工程，創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了一類由MoCx與PI復(fù)合的吸波輕質(zhì)氣凝膠（MCP），豐富了材料的多功能性質(zhì)。其中吸波材料由多金屬氧酸鹽（POMs）作為“客體”嵌入鈷基金屬有機(jī)骨架（Co-MOFs），構(gòu)建出介電/磁性協(xié)同作用的三維/四維金屬結(jié)晶前驅(qū)體。同時(shí)利用溫度誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了金屬鈷和MoCx異質(zhì)單元在碳基質(zhì)中的均勻分布，顯著增強(qiáng)了對(duì)電磁波的吸收能力。

η-MoC/Co@NC-800在2.0 mm厚度下展現(xiàn)了極低的反射損耗（RLmin）值（-47.72 dB），且在2.5 mm厚度下覆蓋了整個(gè)X波段的寬頻帶吸收（7.44 -12.02 GHz），吸收帶寬（EAB）達(dá)到4.58 GHz。除了優(yōu)異的電磁波吸收性能外，多功能MCP氣凝膠材料還表現(xiàn)出良好的機(jī)械強(qiáng)度、隔熱阻燃、紅外熱隱身以及自清潔能力。表明MCP氣凝膠材料在各種航空航天及軍事領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用潛力。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202308378

成果二：9.0 wt % CoOx摻雜CeO2的異質(zhì)界面工程納米棒作為電磁波吸收劑并集成到多功能氣凝膠

該成果提出了一種簡(jiǎn)便的方法，可以大規(guī)模合成具有不同CoOx修飾量的CeO2@Co-x% (x= 5,7,9,11,13)系列電磁波吸收材料（EWAMs）。研究表明，通過調(diào)制摻雜CoOx的比例，在CeO2@Co-9%內(nèi)形成合理的異質(zhì)界面，增強(qiáng)了自然共振和交換共振，提高了磁損耗能力，優(yōu)化了阻抗匹配。通過異質(zhì)界面工程，利用CoOx的摻雜促進(jìn)了CeO2的電荷積累、界面極化和多重散射，增強(qiáng)了材料對(duì)電磁波的吸收和衰減，優(yōu)化了阻抗匹配。CeO2@Co-9%材料表現(xiàn)出了最小反射損耗(RLmin)-74.4 dB、優(yōu)異有效吸收帶寬(EAB)為5.26 GHz。

此外，采用雙交聯(lián)策略將CeO2@Co-9%與海藻酸鈉和硼酸進(jìn)行交聯(lián)，通過冷凍干燥得到集輕質(zhì)、隔熱、抗壓、阻燃功能于一體的氣凝膠。該工作為大規(guī)?？焖俸铣筛咝阅蹸eO2基EWAMs和多功能3D電磁吸收器件提供了一個(gè)很好的范例。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202311389

新聞小貼士：

黃文歡，主要從事氮唑雜化框架的設(shè)計(jì)合成，能源存貯及轉(zhuǎn)化、電磁波吸收屏蔽、固態(tài)電池關(guān)鍵材料的應(yīng)用研究。入選“2023年度全球前2%頂尖科學(xué)家榜單”，陜西省特支計(jì)劃-青年拔尖人才、陜西省“科學(xué)家+工程師”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家、陜西省科技新星，近年來主持國(guó)家項(xiàng)目2項(xiàng)、省部級(jí)各類科研項(xiàng)目11項(xiàng)、教學(xué)項(xiàng)目4項(xiàng)，獲得陜西省高?？茖W(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（第1完成人）1項(xiàng)，陜西省人才計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)。在Angew Chem. Int. Ed.、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Science、Nano-Micro Letters、Carbon Energy、Matter、Small、Journal of Materials Chemistry A、Energy & Environmental Materials、Chemical Engineering Journal等國(guó)際期刊上發(fā)表SCI論文60余篇，其中受邀撰寫綜述6篇，高被引論文10篇，熱點(diǎn)論文2篇。授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利10余件，其中4件實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)化。曾受邀請(qǐng)?jiān)趪?guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議上作報(bào)告20余次，媒體轉(zhuǎn)載相關(guān)研究成果20余次。組織學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽獲得省級(jí)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲得陜西省第六屆研究生創(chuàng)新成果展省級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省級(jí)創(chuàng)新基金1項(xiàng)；培養(yǎng)研究生獲得“優(yōu)秀畢業(yè)生”、“優(yōu)秀碩士畢業(yè)論文”、“國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金”、“研究生高水平科研成果獎(jiǎng)勵(lì)”等。

（核稿：黃文歡 編輯：劉倩）