近日，我校化学与化工学院黄文欢教授团队围绕电磁材料微纳结构的精确构造及性能调控开展了一系列研究工作，先后在《Small》期刊发表了两篇研究论文。分别题为“Multifunctional MoCx Hybrid Polyimide Aerogel with Modified Porous Defect Engineering for Highly Efficient Electromagnetic Wave Absorption”及“Hetero-Interface Engineering on 9.0 wt% CoOx-Doped CeO2 Nanorods as Electromagnetic Wave Absorber and Integrated into Multifunctional Aerogel”。
成果一：基于多孔缺陷工程设计的多功能MoCx杂化聚酰亚胺气凝胶用于高效电磁波吸收
随着电磁波技术的发展，电磁污染对人类健康和自然的危害已受到研究者的广泛关注，然而单一电磁衰减功能材料难以满足现代多场景的实际应用需求。因此，如何构筑兼具优异结构稳定性和多功能性的复合吸波材料是目前亟待解决的关键问题。
近年来，轻质复合气凝胶材料的发展为解决电磁污染问题提供了有效的解决方案。聚酰亚胺（polyimide，PI）气凝胶具有良好的力学性能、优异的耐高低温和耐化学性能，正逐渐成为轻质耐热吸波复合材料最有前途的基体。基于此，黄文欢教授团队引入多孔缺陷工程，创新性地设计了一类由MoCx与PI复合的吸波轻质气凝胶（MCP），丰富了材料的多功能性质。其中吸波材料由多金属氧酸盐（POMs）作为“客体”嵌入钴基金属有机骨架（Co-MOFs），构建出介电/磁性协同作用的三维/四维金属结晶前驱体。同时利用温度诱导实现了金属钴和MoCx异质单元在碳基质中的均匀分布，显著增强了对电磁波的吸收能力。
η-MoC/Co@NC-800在2.0 mm厚度下展现了极低的反射损耗（RLmin）值（-47.72 dB），且在2.5 mm厚度下覆盖了整个X波段的宽频带吸收（7.44 -12.02 GHz），吸收带宽（EAB）达到4.58 GHz。除了优异的电磁波吸收性能外，多功能MCP气凝胶材料还表现出良好的机械强度、隔热阻燃、红外热隐身以及自清洁能力。表明MCP气凝胶材料在各种航空航天及军事领域均具有广阔的应用潜力。
文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202308378
成果二：9.0 wt % CoOx掺杂CeO2的异质界面工程纳米棒作为电磁波吸收剂并集成到多功能气凝胶
该成果提出了一种简便的方法，可以大规模合成具有不同CoOx修饰量的CeO2@Co-x% (x= 5,7,9,11,13)系列电磁波吸收材料（EWAMs）。研究表明，通过调制掺杂CoOx的比例，在CeO2@Co-9%内形成合理的异质界面，增强了自然共振和交换共振，提高了磁损耗能力，优化了阻抗匹配。通过异质界面工程，利用CoOx的掺杂促进了CeO2的电荷积累、界面极化和多重散射，增强了材料对电磁波的吸收和衰减，优化了阻抗匹配。CeO2@Co-9%材料表现出了最小反射损耗(RLmin)-74.4 dB、优异有效吸收带宽(EAB)为5.26 GHz。
此外，采用双交联策略将CeO2@Co-9%与海藻酸钠和硼酸进行交联，通过冷冻干燥得到集轻质、隔热、抗压、阻燃功能于一体的气凝胶。该工作为大规模快速合成高性能CeO2基EWAMs和多功能3D电磁吸收器件提供了一个很好的范例。
文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.202311389
新闻小贴士：
黄文欢，主要从事氮唑杂化框架的设计合成，能源存贮及转化、电磁波吸收屏蔽、固态电池关键材料的应用研究。入选“2023年度全球前2%顶尖科学家榜单”，陕西省特支计划-青年拔尖人才、陕西省“科学家+工程师”创新团队首席科学家、陕西省科技新星，近年来主持国家项目2项、省部级各类科研项目11项、教学项目4项，获得陕西省高校科学技术奖一等奖（第1完成人）1项，陕西省人才计划项目4项。在Angew Chem. Int. Ed.、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Science、Nano-Micro Letters、Carbon Energy、Matter、Small、Journal of Materials Chemistry A、Energy & Environmental Materials、Chemical Engineering Journal等国际期刊上发表SCI论文60余篇，其中受邀撰写综述6篇，高被引论文10篇，热点论文2篇。授权国家发明专利10余件，其中4件实现企业转化。曾受邀请在国内外学术会议上作报告20余次，媒体转载相关研究成果20余次。组织学生参加“挑战杯”课外学术科技竞赛获得省级二等奖2项、三等奖1项，获得陕西省第六届研究生创新成果展省级一等奖1项，省级创新基金1项；培养研究生获得“优秀毕业生”、“优秀硕士毕业论文”、“国家奖学金”、“研究生高水平科研成果奖励”等。
