南昌航空大學(xué)劉崇波課題組Adv. Funct. Mater. ：熵驅動(dòng)的雙磁系統增強電磁能轉換，實(shí)現卓越的電磁波吸收

第一作者：胡瑞哲 通訊作者：劉崇波 通訊單位：南昌航空大學(xué) 論文DOI：10.1002/adfm.202418304 全文速覽 該論文著(zhù)重介紹了劉崇波團隊在“多肽輔助合成氮化鐵”這一策略上的應用，并展示了使用該方法所得材料在電磁波吸收和軍事雷達探測方面的應用，同時(shí)也指出了開(kāi)發(fā)節能電磁波吸收材料的方法與電磁波吸收材料所面臨的挑戰和未來(lái)的發(fā)展方向。 背景介紹 5G技術(shù)的快速發(fā)展，加劇了移動(dòng)電子設備的廣泛使用所造成的電磁干擾和輻射污染。除了這些問(wèn)題之外，高性能電磁波吸收(EMWA)材料對國防安全也至關(guān)重要。隨著(zhù)燃料消耗造成的溫室效應的影響越來(lái)越大，就實(shí)現碳中和和碳達峰值形成了全球共識。利用有機固體廢物生產(chǎn)高附加值的EMWA材料是一種很有前途的策略，可以同時(shí)解決環(huán)境和技術(shù)挑戰。生物質(zhì)廢物衍生材料為碳基EMWA材料提供了有價(jià)值的解決方案。例如，農業(yè)殘留物、植物廢物和動(dòng)物外殼，可以通過(guò)熱化學(xué)過(guò)程轉化為先進(jìn)的EMWA材料。在熱轉換過(guò)程中，有機固體廢物可以轉化為具有豐富缺陷、比表面積大的多孔碳材料，增強了阻抗匹配，從而提高了EMWA效率。 熱化學(xué)轉化是將有機固體廢物升級為高附加值功能材料的一種有效方法，同時(shí)有助于實(shí)現碳中和和碳達峰目標。熱化學(xué)轉化也是開(kāi)發(fā)節能電磁波吸收(EMWA)材料的一個(gè)途徑。本研究利用魚(yú)皮在外部熱驅動(dòng)條件下成功地將普魯士藍原位氮化為Fe3N。由此得到的Fe3N@C顯示了出色的EMWA性能，實(shí)現了最小的反射損失?71.3 dB。此外，通過(guò)引入纖維素納米纖維(CNFs)，部分氮化鐵轉化為碳化鐵，得到Fe3C/Fe3N@C。由于該復合材料具有更廣泛的局部電荷再分配和更強的電子相互作用，表現出增強的EMWA性能，實(shí)現了6.64 GHz的有效吸收帶寬(EAB)。電磁、微磁模擬和第一性原理計算進(jìn)一步闡明了EMWA的機理，雷達反射截面的最大衰減值達到37.34 dB·m2。多層梯度超材料的設計顯示了超寬帶EAB為11.78 GHz。本文提出了一種利用原子級生物質(zhì)廢物制備Fe3N的有效策略，為金屬氮化物和金屬碳化物之間的轉化提供了新的見(jiàn)解，并為先進(jìn)的EMWA材料的發(fā)展提供了一個(gè)很有前途的方向。 為了開(kāi)發(fā)高性能的EMWA材料，需要深入研究過(guò)渡金屬氮化物和碳化物的電磁性能