化工學院黃文歡教授團隊在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表設(shè)計原位機械發(fā)泡法組裝多孔吸波材料的研究成果

在現(xiàn)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(guān)注的重點之一。特別是在軍事、通信和環(huán)境保護等領(lǐng)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(xiàn)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(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，這限制了該類材料的實際應(yīng)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(gòu)建出多氮摻雜的MoC/NC三維泡沫結(jié)構(gòu)復合材料。這項工作提出了關(guān)于結(jié)構(gòu)和組分對電磁波吸收性能協(xié)同效應(yīng)的新視角，并為制備輕質(zhì)高性能MOF基電磁波吸收材料提供了新方法。相關(guān)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(jié)構(gòu)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(yīng)用示意圖及傳熱機制與應(yīng)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(jié)構(gòu)，為材料內(nèi)部帶來了顯著的孔隙，這種泡沫結(jié)構(gòu)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(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)、多個異質(zhì)界面、鉬缺陷及大量摻雜原子之間的協(xié)同效應(yīng)；設(shè)計出的裝置經(jīng)過簡單的浸漬和高溫還原過程后，表現(xiàn)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(shè)計合成，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。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(jié)構(gòu)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，獲得陜西省高校科學技術(shù)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(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)化。曾主辦參辦多項學術(shù)會議，受邀在國內(nèi)外學術(shù)會議上作報告30余次。

（核稿：黃文歡 編輯：劉倩）