专栏名称: 材料分析与应用
材料分析与应用,分享材料领域内新闻资讯等。
目录
相关文章推荐
AI产品榜  ·  DeepSeek 7 天用户破亿|AI产品榜 ·  2 天前  
江西宣传  ·  DeepSeek首次公开辟谣! ·  3 天前  
内蒙古市场监管  ·  你点我检 放心“宵”费 ·  3 天前  
内蒙古市场监管  ·  你点我检 放心“宵”费 ·  3 天前  
刘晓博说财经  ·  深圳开年好消息!这个城市为什么能抓住风口 ·  3 天前  
刘晓博说财经  ·  深圳开年好消息!这个城市为什么能抓住风口 ·  3 天前  
AI范儿  ·  Gemini 2.0 ... ·  4 天前  
AI范儿  ·  Gemini 2.0 ... ·  4 天前  
51好读  ›  专栏  ›  材料分析与应用

西安工业大学等《JMST》:柚子皮为原料制备超轻碳气凝胶,用于微波吸收和红外隐身功能。

材料分析与应用  · 公众号  ·  · 2025-01-06 16:31

正文


1 成果简介



具有高孔隙率和轻质优点的三维(3D)碳气凝胶已成为一种重要的高性能电磁(EM)吸收材料。尽管三维碳气凝胶的研究取得了很大进展,但大多数报道的三维碳气凝胶都存在不可再生和成本高昂的问题。此外,随机分布的多孔结构也限制了微波吸收的有效调节。 本文,西安工业大学Renchao Che、 复旦大学 车仁超 研究员、 Hualiang Lv 等《 Journal of Materials Science & Technology 》期刊 发表名为“ Biomass-derived oriented carbon aerogels with integrated high-performance microwave absorption and thermal insulation”的论文, 研究 采用可持续的柚子皮纤维素(SPC),通过简便的双向冷冻技术和随后的热处理过程,构建了超轻和定向碳气凝胶。


生成的碳气凝胶由有序的薄片层组成,通过支撑桥相互连接,形成连续的三维导电网络。 在生物质气凝胶中加入少量石墨烯氧化物(GO)纳米片,可增强 SPC 的相互作用,促进电子沿三维导电网络传输。 通过调节气凝胶的片层间距,制备的碳气凝胶获得了显著的微波吸收特性,在超低填料含量(4 wt.%)条件下,具有-63.0 dB的强反射损耗(RL)和7.0 GHz的宽有效吸收带宽(EAB)。 此外,这种碳气凝胶还具有出色的隔热性能,甚至可与商用产品相媲美。 本研究为设计低成本、可持续的生物质衍生碳气凝胶,实现轻质、高性能的微波吸收和红外隐身功能铺平了道路。


2 图文导读


图1.CN/rGO气凝胶的合成路线。


图2. SEM images of (a, b) CN/rGO-180, (c, d) CN/rGO-220, (e, f) CN/rGO-260, (g, h) CN/rGO-300; (i) The magnified SEM image; (j) TEM and (k) HRTEM images of CN/rGO-260; (l) The photograph of free-standing CN/rGO aerogel.


图3. (a) XRD patterns and (b) Raman spectra of all CN/rGO aerogels; (c) XPS total survey of CN/rGO-260, and high-resolution spectrum of (d) C1s, (e) O 1s, and (f) N1s.


图4. (a) Real permittivity, (b) imaginary permittivity, (c) complex permeability and (d) dielectric/magnetic loss tangent of aerogels.


图5. 3D RL contours versus frequency and thickness: (a) CN/rGO-180, (b) CN/rGO-220, (c) CN/rGO-260 and (d) CN/rGO-300. RL curves of (e) CN/rGO-220 and (f) CN/rGO-260 at given thicknesses.


图6. Probable microwave absorption mechanism of CN/rGO-260 aerogel.


图7. (a-f) Thermal infrared images of CN/rGO-260 and typical commercial thermal insulation materials PS, PU, PE at different heating times. (g) Scheme of CN/rGO-260, PS, PU and PE placed on the heating platform. (h) Surface temperature vs time curves. (i) Schematic illustration of the heat transfer mechanism of CN/rGO-260 aerogel.


3 小结


在这项研究中,我们通过双向冷冻技术和热处理工艺,成功地从生物质SPC和GO中制备出了碳气凝胶(CN/rGO)。得到的 CN/rGO气凝胶由长程有序层状结构和相互连接的桥层组成。通过调节SPC的含量可以有效地调节层状层的距离。在最佳添加剂含量为260mg时,制备的CN/rGO气凝胶显示出优异的微波吸收性能,在填料含量为4wt.%的超低条件下,RLmin为-63.0dB,有效吸收带宽为7.0GHz。优异的性能归功于连续的三维互连网络,它同时确保了最佳的阻抗匹配和有效的衰减能力。此外,气凝胶还具有与商业产品相当的隔热性能。这项工作将为开发低成本、轻质、环保的碳气凝胶开辟新的途径,使其未来在微波吸收和红外隐身领域得到实际应用。


文献:

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.11.051

往期精彩回顾
吉林大学《APPL MATER TODAY》多功能MWCNTs&GnPs@PBO-PBZ/PEEK复合薄膜,用于人工智能等






请到「今天看啥」查看全文