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Nano Res.[合成]│青岛大学吴广磊教授、河南工业大学张世杰博士:3D吸波材料中协同效应最新研究进展综述

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背景介绍


5G时代的加速到来带来了新一轮的智能化变革,同时这也将彻底解放智能终端设备。然而随之引发的越来越严重的电磁干扰问题促使研究人员探索高效的电磁波吸收和屏蔽材料来抑制电磁辐射。目前,大多数报道的粉末电磁波吸收材料需要与基体进一步混合以产生复合涂层,复杂的加工程序限制了这些材料的应用。此外,这种复合涂层的环境适应性通常较差。作为组份和结构的巧妙组合,宏观三维(3D)吸波材料具有令人着迷的协同效应,在满足高效吸波的同时能够兼具多功能集成,以满足恶劣环境中不断增长的应用需求。然而,在宏观3D吸波材料及其协同效应方面,很少有综述对最新成果和详细的协同作用进行总结。对此,青岛大学吴广磊教授和河南工业大学张世杰博士从宏观3D结构出发,梳理了吸波机理中的协同效应,并对3D吸波材料的多功能化作了简要的介绍。


成果简介


该综述首先详细介绍了其存在的多种协同效应对于吸波性能的影响,主要包括结构协同(多维度协同、形貌与拓扑结构协同)、组分-结构协同、组分间的协同效应。随后,对目前3D吸波材料的主要制备方法(模板法、自组装和增材制造)做了总结,着重介绍了自组装技术中的冰分离诱导自组装。其次,对3D吸波材料的构筑策略从微纳结构设计和多组分调节两方面进行了详细的梳理。微纳结构设计主要从3D材料中存在的多孔结构、核壳结构、中空结构和多维度结构出发,介绍了当下最具代表性的3D吸波材料;多组分调节主要介绍了具有不同组分的骨架结构的电磁波吸收性能,主要包括碳基骨架、MXenes骨架、SiC骨架及其他代表性骨架材料。此外,结合3D结构独有的特点,简要概述了3D吸波材料在热管理、阻燃、自清洁、防腐等多功能领域的应用。最后,该综述还提出3D吸波材料的未来研究方向和展望,将为高性能3D吸波材料的应用提供参考。

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图1基于多种功能协同效应的3D宏观吸收剂的设计、结构和性能


图文导读


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图2组分-结构诱发的协同效应


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图3 组分协同效应中介电性能的调节


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图4冰分离诱导自组装在3D吸波材料制备中的应用


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图5增材制造技术在3D吸波材料制备中的应用


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图6三维吸波材料中的微纳结构设计


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图7碳骨架吸波材料的组分设计


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图8三维吸波材料在多功能方面的应用


作者简介


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张世杰,博士,讲师,硕士生导师,2021年获得西北工业大学材料学博士学位。主要从事MOFs、低维材料在电磁波吸收方面的应用等相关研究,主持和参与国家自然科学基金青年基金、河南省重点研发专项、河南工业大学高层次人才基金等多项科研项目。以第一作者和通讯作者在Advanced Composites and Hybrid Materials、Journal of Colloid and Interface Science、Chemical Engineering Journal、Materials Today Physics等期刊上发表多篇学术论文,其中5篇论文入选ESI高被引论文,2篇论文入选ESI热点论文。
Email: zsj562389@sina.com/shijie_zhang@haut.edu.cn
个人主页:https://scholar.google.com/citations?user=nprUQYUAAAAJ&hl=zh-CN

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赵志伟,博士,教授,博士生导师。曾获得河南省教育厅学术技术带头人、河南省优秀青年科技专家、河南省高校科技创新人才、河南省高等学校青年骨干教师、郑州市科技创新领军人才等荣誉称号。主要从事超细硬质合金、超硬材料陶瓷磨具相关研究,主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金、河南省重点研发专项、河南省高校科技创新人才、河南省高等学校青年骨干教师资助项目等十余项纵横向科研项目。近年来在ScriptaMaterialia、Journal of Alloys and Compounds、Powder Technology、International Journal of Refractory Metals and Hard Materials等国际知名学术期刊上发表学术论文50余篇。
Email: zzw3217@163.com/zhiwei_zhao@haut.edu.cn
个人主页:https://jdxy.haut.edu.cn/info/1078/8999.htm

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吴广磊,教授,山东省泰山学者青年专家,山东省优青,山东省高等学校青创人才引育计划团队“结构-功能高分子复合材料研究创新团队”负责人,“高效电磁吸波复合材料结构设计及省级人才团队建设”负责人,复合材料与工程国家一流专业建设点负责人,青岛大学第二层次特聘教授。作为项目负责人,已主持包含国家自然科学基金面上项目、泰山学者青年专家项目、山东省高等学校青创人才引育计划团队项目、山东省省优秀基金项目等纵向科研项目13项;主持工程电介质教育部国家重点实验室开放课题重点项目1项;主持产学研横向项目3项;参与国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金委面上项目和国防科工局横向项目等多项科研课题。至今在Nat. Commun, Adv Funct Mater, J. Mater. Chem. A., Chem. Eng. J.,Small, Carbon, J. Mater. Sci. Technol.等发表高水平科研论文300余篇,其中以第一或通讯作者发表高水平科研论文200余篇,其中影响因子大于10的SCI论文130余篇,高被引ESI论文30余篇,杂志封面论文2篇,SCI他引共计19000余次,H指数85,i10指数209;授权国家发明专利5项;入选2022年爱思唯尔“中国高被引学者”;连续多年入选全球前2%顶尖科学家榜单及全球顶尖前10万科学家榜单;担任Int. J. Miner. Metall. Mater.杂志编委及学科编辑、SusMat首届青年编委、Nano Research青年编委和Nano-Micro Letters青年编委。
Email: wuguanglei@qdu.edu.cn/wuguanglei@mail.xjtu.edu.cn
个人主页:http://clxy.qdu.edu.cn/info/1020/1239.htm


文章信息


Zhang S, Lan D, Chen X, et al. Three-dimensional macroscopic absorbents: From synergistic effects to advanced multifunctionalities. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-6120-1.


QQ截图20220430103511.png

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