化工学院黄文欢教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表设计原位机械发泡法组装多孔吸波材料的研究成果

在现代科技快速发展的背景下，电磁波吸收材料的研究成为了科学界关注的重点之一。特别是在军事、通信和环境保护等领域，高效能、轻量化电磁波吸收材料的需求日益增长。碳化钼（MoC）复合材料，由于其卓越的界面极化能力，正逐渐崭露头角，成为一种极具潜力的超轻电磁波吸收材料。然而，尽管MoC复合材料展现出了良好的电磁波吸收性能，但其制备过程却面临诸多挑战。传统方法往往复杂、成本高且难以实现大规模生产，这限制了该类材料的实际应用。

为了解决上述问题，陕西科技大学黄文欢教授团队开发出了一种简便且可扩展实施的策略，即利用ZnMo-HZIF材料，通过球磨发泡和高温煅烧工艺，成功构建出多氮掺杂的MoC/NC三维泡沫结构复合材料。这项工作提出了关于结构和组分对电磁波吸收性能协同效应的新视角，并为制备轻质高性能MOF基电磁波吸收材料提供了新方法。相关工作在《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”为题发表。

在室温下通过球磨和煅烧工艺合成EWAMs的工艺示意图

不同球磨方法对HT系列和HM系列结构特征的影响

界面极化机理分析

HT材料系列和HM材料系列的电磁模拟

电磁波吸收机制示意图、疏水应用示意图及传热机制与应用示意图

文章亮点包括：通过机械球磨的方法制备出泡沫结构，为材料内部带来了显著的孔隙，这种泡沫结构使得入射电磁波能够发生多次反射，为波的传播提供了众多路径；高度石墨化可以诱发高效的电子迁移和跳跃，加速电导率的损失和电磁波的吸收。在外加电磁场的作用下，MoC/NC异质界面中存在的大量氮原子会导致更多的界面/偶极子极化；碳基质中的钼缺陷会破坏电荷分布平衡，促进偶极子极化和电磁波能量的耗散。因此，优异的电磁吸收性能来源于泡沫多级孔结构、多个异质界面、钼缺陷及大量掺杂原子之间的协同效应；设计出的装置经过简单的浸渍和高温还原过程后，表现出优异的疏水性、阻燃性和红外隐身特性。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202414910

新闻小贴士：

黄文欢，主要从事多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。担任《EcoMat》顾问委员会成员、《Rare Metals》、《稀有金属》中英两刊青年编委；《Tungsten》青年编委；《Rare Metal Materials and Engineering》《稀有金属材料与工程》中英两刊青年编委；《Chinese Journal of Structural Chemistry 》(《结构化学》)青年编委，入选“2023年、2024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、陕西省科技新星等人才计划项目4项，近年来主持国家项目2项、省部级各类科研项目十余项，获得陕西省高校科学技术奖一等奖（第1完成人）1项。在Angew Chem. Int. Ed.（2篇）、Advanced Materials（2篇）、Advanced Functional Materials（3篇）、Advanced Science（1篇）等国际期刊上发表SCI论文70余篇，其中受邀撰写综述6篇，高被引论文13篇，热点论文3篇。拥有国家发明专利34余件，其中4件实现企业转化。曾主办参办多项学术会议，受邀在国内外学术会议上作报告30余次。

（核稿：黄文欢 编辑：刘倩）