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(duì)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(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(qǐng)?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(jìng)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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