在現代科技快速發(fā)展的背景下，電磁波吸收材料的研究成為了科學界關注的重點之一。特別是在軍事、通信和環(huán)境保護等領域，高效能、輕量化電磁波吸收材料的需求日益增長。碳化鉬（MoC）復合材料，由于其卓越的界面極化能力，正逐漸嶄露頭角，成為一種極具潛力的超輕電磁波吸收材料。然而，盡管MoC復合材料展現出了良好的電磁波吸收性能，但其制備過程卻面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法往往復雜、成本高且難以實現大規(guī)模生產，這限制了該類材料的實際應用。
為了解決上述問題，陜西科技大學黃文歡教授團隊開發(fā)出了一種簡便且可擴展實施的策略，即利用ZnMo-HZIF材料，通過球磨發(fā)泡和高溫煅燒工藝，成功構建出多氮摻雜的MoC/NC三維泡沫結構復合材料。這項工作提出了關于結構和組分對電磁波吸收性能協同效應的新視角，并為制備輕質高性能MOF基電磁波吸收材料提供了新方法。相關工作在《Advanced Functional Materials》期刊上以“In situ Mechanical Foaming of Hierarchical Porous MoC for Assembling Ultra-light, Self-cleaning, Heat-insulation, Flame-retardant, and Infrared-stealth Device”為題發(fā)表。
在室溫下通過球磨和煅燒工藝合成EWAMs的工藝示意圖
不同球磨方法對HT系列和HM系列結構特征的影響
界面極化機理分析
HT材料系列和HM材料系列的電磁模擬
電磁波吸收機制示意圖、疏水應用示意圖及傳熱機制與應用示意圖
文章亮點包括：通過機械球磨的方法制備出泡沫結構，為材料內部帶來了顯著的孔隙，這種泡沫結構使得入射電磁波能夠發(fā)生多次反射，為波的傳播提供了眾多路徑；高度石墨化可以誘發(fā)高效的電子遷移和跳躍，加速電導率的損失和電磁波的吸收。在外加電磁場的作用下，MoC/NC異質界面中存在的大量氮原子會導致更多的界面/偶極子極化；碳基質中的鉬缺陷會破壞電荷分布平衡，促進偶極子極化和電磁波能量的耗散。因此，優(yōu)異的電磁吸收性能來源于泡沫多級孔結構、多個異質界面、鉬缺陷及大量摻雜原子之間的協同效應；設計出的裝置經過簡單的浸漬和高溫還原過程后，表現出優(yōu)異的疏水性、阻燃性和紅外隱身特性。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202414910
新聞小貼士：
黃文歡，主要從事多氮唑雜化框架的設計合成，能源存貯及轉化、電磁波吸收屏蔽、固態(tài)電池關鍵材料的應用研究。擔任《EcoMat》顧問委員會成員、《Rare Metals》、《稀有金屬》中英兩刊青年編委；《Tungsten》青年編委；《Rare Metal Materials and Engineering》《稀有金屬材料與工程》中英兩刊青年編委；《Chinese Journal of Structural Chemistry 》(《結構化學》)青年編委，入選“2023年、2024年度全球前2%頂尖科學家榜單”，陜西省特支計劃-青年拔尖人才、陜西省科技新星等人才計劃項目4項，近年來主持國家項目2項、省部級各類科研項目十余項，獲得陜西省高?？茖W技術獎一等獎（第1完成人）1項。在Angew Chem. Int. Ed.（2篇）、Advanced Materials（2篇）、Advanced Functional Materials（3篇）、Advanced Science（1篇）等國際期刊上發(fā)表SCI論文70余篇，其中受邀撰寫綜述6篇，高被引論文13篇，熱點論文3篇。擁有國家發(fā)明專利34余件，其中4件實現企業(yè)轉化。曾主辦參辦多項學術會議，受邀在國內外學術會議上作報告30余次。
（核稿：黃文歡 編輯：劉倩）
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