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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。
其丰富的多孔结构、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,从结构设计和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。
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。
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
(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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