专栏名称: 热辐射与微纳光子学
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陕科大沈梦霞课题组 Smalll:具有优异电磁波吸收性能的天然木材衍生的MoS₂@Gd₂O₃/Mxene多层异质界面气凝胶

热辐射与微纳光子学  · 公众号  ·  · 2023-11-14 09:12

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随着无线通讯的广泛使用和电子设备精密度 灵敏度不断提高,对能有效解决电磁污染 问题 的电磁波吸收材料 提出 了更高的要求。良好的阻抗匹配和强的电磁波损耗是电磁波吸收材料基本要求 ;合理的结构设计可以产生多层次的空间结构和不均匀的界面,有利于优化电磁波的传播路径,实现额外的电磁波能量损耗。而 多元复合材料能够发挥各组分材料的优势,避免不平衡的阻抗和 单一 的损耗机制,可以 有效 减少电磁波的表面反射 增加入射波的损耗 因此 材料的多尺度结构设计和多元复合材料的合理构建是改善电磁波吸收性能的有效策略。 天然的生物质材料经历亿万年的演变,呈现出各种各样独特的结构,通过简单的处理,可以在保持天然生物质材料本身形态结构的同时实现材料的功能化,有效避免结构设计带来的问题。

针对上述问题, 陕西科技大学 生物质化学与材料 院士创新团队沈梦霞副教授课题组 以具有定向多孔结构的天然木材作为框架,采用自上而下的方法制备了木质气凝胶。随后,结合具有高介电常数的 MXene 和磁性的稀土氧化物 Gd 2 O 3 ,并以 MoS 2 纳米片进行表面包覆,以此形成多个异质界面,实现阻抗匹配和多种电磁波损耗机制。通过这种方法成功制备了具有磁-介电协同和多层结构的 MoS 2 @Gd 2 O 3 /Mxene 多孔碳气凝胶复合材料( MGMCA 。本项工作通过合理的结构设计和多元复合材料的构建,制备了一种天然木材衍生的电磁波吸收材料 所制备的复合材料表现出优异的电磁波吸收性能,在仅 1.9 毫米的超薄厚度下,最小反射损失可达到 -57.5 dB ,并具有 4.35 GHz 的有效吸收带宽。

1. MGMCA 吸波材料制备过程示意图

2. MGMCA 的微观结构表征


3. MGMCA 的物理化学表征。


4. MGMCA 的电磁参数表征。


5. MGMCA 的电磁波吸收性能。


6. MGMCA 电磁波吸收机理示意图。


相关研究成果以 “Promoting Electromagnetic Wave Absorption Performance by Integrating MoS 2 @Gd 2 O 3 /MXene Multiple Hetero-Interfaces in Wood-Derived Carbon Aerogels” 为题发表在 S mall






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