陕科大沈梦霞课题组 Small：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

2023-11-13 来源：高分子科技

随着无线通讯的广泛使用和电子设备精密度与灵敏度不断提高，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并增加入射波的损耗。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Gd₂O₃，并以MoS₂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MoS₂@Gd₂O₃/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。

图1. MGMCA吸波材料制备过程示意图。

图2. MGMCA的微观结构表征。

图3. MGMCA的物理化学表征。

图4. MGMCA的电磁参数表征。

图5. MGMCA的电磁波吸收性能。

图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 MoS₂@Gd₂O₃/MXene Multiple Hetero-Interfaces in Wood-Derived Carbon Aerogels”为题发表在Small期刊上。陕西科技大学轻工科学与工程学院（柔性电子学院）沈梦霞副教授、材料科学与工程学院黄剑锋教授为共同通讯作者，陕西科技大学硕士研究生齐佳乐为本工作主要完成人，加拿大新布伦瑞克大学/美国缅因大学倪永浩教授为合作完成人。感谢国家自然科学基金（22108164）、陕西省高层次人才项目、国家留学基金委“促进与加拿大、澳大利亚、新西兰及拉美地区科研合作与高层次人才培养项目”等对本工作的大力支持！

文章链接：Promoting Electromagnetic Wave Absorption Performance by Integrating MoS₂@Gd₂O₃/MXene Multiple Hetero-Interfaces in Wood-Derived Carbon Aerogels. Small 2023, 2306915.

https://doi.org/10.1002/smll.202306915

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻