NML综述|生物质衍生多孔碳纳米材料应用于电磁波吸收

Biomass‑Derived Porous Carbon‑Based Nanostructures for Microwave Absorption
Huanqin Zhao, Yan Cheng, Wei Liu, Lieji Yang, Baoshan Zhang, Luyuan Paul Wang, Guangbin Ji, Zhichuan J. Xu
Nano‑Micro Lett. (2019) 11:24
https://doi.org/10.1007/s40820-019-0255-3

 

    本文亮点     
1  综述了生物质衍生多孔碳纳米结构的多种制备方法及其原理。2  从结构优化和组分设计两个方面系统分析了生物质衍生多孔碳纳米结构在电磁波吸收领域中的应用。
         内容简介         

生物质多孔碳基纳米结构具有成本低、资源丰富、制备工艺简单等优点,受到广大研究人员的关注。

丰富的多孔结构、可调的介电性能、良好的化学稳定性等特性使其在新型轻质高效电磁波吸收领域展现出良好的应用前景。

热处理是制备生物质碳纳米结构最简单有效的方法。但是产物中固定的孔结构和单一的组成限制了其电磁特性的优化

Maxwell‑Garnet (MG)理论表明丰富的多孔结构可以降低有效介电常数,促进阻抗匹配多重损耗机理的协同效应可增强电磁波吸收性能

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南京航空航天大学姬广斌教授和新加坡南洋理工大学徐梽川教授综述了生物质衍生纳米多孔碳在电磁波吸收领域的最新研究进展,从结构设计组分优化两个方面对电磁波衰减机制进行了深入分析与讨论。

并总结和展望了生物质衍生碳基纳米结构在制备和应用过程中面临的挑战和未来发展方向。

      图文导读     

生物质多孔碳纳米结构的制备

1.1 热处理法 | 1.2 活化法 | 1.3 模板法 (以下介绍1.1-详尽内容见原文)

自然界资源丰富,生物形态多样,图1a给出了利用不同生物体作为模板,通过简单的热处理工艺原料制备的多孔碳纳米结构。较高的煅烧温度会提升样品中碳组分的石墨化程度(如图b所示),增加其介电性能。

图1 (a)由多种不同形态的生物体通过碳化制备的多孔碳纳米结构,(b)石墨化多孔碳模型,(c) 碳化菠菜茎得到的多孔碳的微观结构图及其反射损耗图,(d-f)碳化木材得到的多孔碳样品的微观结构图及其电磁波吸收性能图。

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生物质多孔碳纳米复合结构的电磁波吸收应用

2.1 二元复合物 | 2.2 三元复合物(以下介绍2.1-详尽内容见原文)

将磁性纳米颗粒与生物质多孔碳纳米结构进行有效复合,实现介电损耗和磁损耗的协同效应,优化阻抗匹配,获得反损耗强,吸收频带宽等性能优异的电磁吸收材料,如图3所示。

图3 生物质衍生多孔碳纳米二元复合物的微观结构和电磁波吸收性能。

作者简介
姬广斌
(本文通讯作者)教授、博导南京航空航天大学材料科学与技术学院
先后入选江苏省“333”人才工程、江苏省六大人才高峰计划、江苏省青蓝工程。担任江苏省颗粒学会常务理事、Journal of Colloidand Interface Science编委。长期从事磁性材料及电磁波吸收材料研究。主持国家自然学基金项目、江苏省自然科学基金、航空科学基金、航天一院联合基金等20余项,骨干成员参与装备发展部共用技术、国防基础十三五、海装预研十三五等10余项课题,发表SCI论文100余篇,共用引用4000余次,14篇入选ESI高被引论文,授权发明专利8件。先后获得教育部自然科学一等奖、国防科技进步二等奖、江苏省教育教学成果自然科学二等奖。

E-mail: gbji@nuaa.edu.cn

赵唤琴
(本文第一作者)博士研究生南京航空航天大学
E-mail: huan242qin@163.com

    
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