電磁波在給人類生活帶來極大便利的同時(shí)，電磁輻射產(chǎn)生的危害不可忽視，如電子元器件之間的電磁干擾、電磁信息泄露和電磁波對人體的輻射等。設(shè)計(jì)合成具有優(yōu)異性能的電磁波吸收材料（EWAMs）及功能化器件，對于解決日益嚴(yán)重的電磁污染具有重要的研究意義。其中，二維電磁波吸收材料是一類典型代表，如層狀雙氫氧化物(LDHs)，石墨烯及其衍生物，MXenes，g-C3N4和過渡金屬硫化物(TMDs)，由于其層間結(jié)構(gòu)可控，獨(dú)特的電子性質(zhì)，高比表面積，被廣泛應(yīng)用于電磁波吸收。為了實(shí)現(xiàn)高的電磁波衰減和平衡的阻抗匹配，磁性元件一般在層間錨定，各種合成方法已被報(bào)道。然而，構(gòu)建具有有序多活性位點(diǎn)的高導(dǎo)電性二維碳層仍然具有挑戰(zhàn)性。并且，在合成過程中通過原位電鏡揭示其結(jié)構(gòu)演化及電磁參數(shù)至關(guān)重要，輔助性能測試及理論模擬有助于我們深層次理解電磁波能量的耗散機(jī)理。
針對上述問題，近日，陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院黃文歡教授團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)車仁超教授合作報(bào)道了一個(gè)兩步氧化還原法構(gòu)造高性能二維電磁波吸收材料及多功能器件的組裝方法，并通過原位顯微技術(shù)揭示了材料的結(jié)構(gòu)演化機(jī)制與電磁耦合協(xié)同機(jī)制。相關(guān)工作在《Advanced Materials》期刊上以“Dual-step Redox engineering of two-dimensional CoNi-alloy embedded B, N-doped carbon layers towards tunable electromagnetic wave absorption and light-weight infrared stealth heat insulation devices”為題發(fā)表。陜西科技大學(xué)為第一通訊單位，通訊作者為陜西科技大學(xué)黃文歡教授和復(fù)旦大學(xué)車仁超教授。
本文亮點(diǎn)
1.設(shè)計(jì)了“兩步氧化還原”策略，利用咪唑酸鈷硼骨架(Co-BIF)為前驅(qū)體，通過改變2D-CNC-Ex（x=1、2、3和4分別表示20、40、60和80 min）的化學(xué)氧化刻蝕時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了阻抗特性的定制調(diào)控。進(jìn)一步，調(diào)節(jié)2D-CNC-Tx的（x=1、2和3分別表示600、800和1000℃）煅燒還原溫度，通過原位顯微技術(shù)深入揭示材料內(nèi)部隨溫度變化的二維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)演變。
2. 通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，獲得了RLmin為-60.1 dB, EAB為6.24 GHz的二維 CoNi合金嵌入B,N摻雜碳層電磁波吸收材料（2D-CNC）。進(jìn)一步通過離軸電子全息技術(shù)和洛倫茲電子顯微技術(shù)表征材料中磁疇結(jié)構(gòu)及極化電荷的分布。
3. 對于電磁波的傳導(dǎo)及耗散機(jī)理，通過COMSOL仿真軟件模擬了不同頻率下的動(dòng)態(tài)損耗過程，揭示了電磁波的阻抗特性與原位衰減過程。深入解釋了阻抗匹配和衰減能力在電磁波吸收中的作用機(jī)制。
4.為提高材料的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性，開發(fā)了具有輕質(zhì)、耐壓、防腐、隔熱特性的紅外隱身氣凝膠組裝方法，為電磁波吸收材料及器件功能性開發(fā)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很好的范例。
圖文解析
化學(xué)氧化刻蝕誘導(dǎo)二維材料的層結(jié)構(gòu)演化及結(jié)構(gòu)表征
化學(xué)氧化刻蝕調(diào)控二維材料（2D-CNC-Ex）的電磁參數(shù)、阻抗特性及衰減能力
高溫還原誘導(dǎo)二維材料局域電荷分布及磁疇演化及電磁參數(shù)表征
兩步氧化還原調(diào)控2D-CNC-Tx的阻抗特性及電磁波衰減能力
2D-CNC-Tx的CST模擬及COMSOL模擬（視頻見論文SI）
器件功能化：輕質(zhì)、耐壓、防腐、隔熱、紅外隱身
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202403322
新聞小貼士：
黃文歡，主要從事多氮唑雜化框架的設(shè)計(jì)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。近五年，以第一/通訊作者發(fā)表論文61篇，包括Angew. Chem, Int. Ed.（2篇）、Adv. Mater.（2篇）、Adv. Funct. Mater.（1篇）、Adv. Sci.（1篇）等，ESI高被引論文10篇，總引用2966次（6篇論文超100次引用）；入選“2023年度全球前2%頂尖科學(xué)家榜單”；入選陜西省特支計(jì)劃-青年拔尖人才、陜西省“科學(xué)家+工程師”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家、陜西省科技新星、陜西省科協(xié)青年人才托舉計(jì)劃4項(xiàng)省級(jí)人才；獲得陜西省高?？茖W(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（第1完成人）等各類獎(jiǎng)項(xiàng)6項(xiàng)；受邀請?jiān)趪鴥?nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議上做報(bào)告20余次。主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、省部及其他科研項(xiàng)目13項(xiàng)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)29項(xiàng)，企業(yè)技術(shù)開發(fā)及成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目5項(xiàng)等。組織學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技競賽獲得省級(jí)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲得陜西省第六屆研究生創(chuàng)新成果展省級(jí)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省級(jí)創(chuàng)新基金1項(xiàng)；培養(yǎng)研究生獲得“優(yōu)秀畢業(yè)生”、“優(yōu)秀碩士畢業(yè)論文”、“國家獎(jiǎng)學(xué)金”、“研究生高水平科研成果獎(jiǎng)勵(lì)”等。
（核稿：黃文歡 編輯：劉倩）
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