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 該論文著重介紹了劉崇波團(tuán)隊(duì)在“多肽輔助合成氮化鐵”這一策略上的應(yīng)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(dá)探測(cè)方面的應(yīng)用，同時(shí)也指出了開(kāi)發(fā)節(jié)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(zhàn)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(shè)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(duì)國(guó)防安全也至關(guān)重要。隨著燃料消耗造成的溫室效應(yīng)的影響越來(lái)越大，就實(shí)現(xiàn)碳中和和碳達(dá)峰值形成了全球共識(shí)。利用有機(jī)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(zhàn)。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(nóng)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(zhuǎn)化為先進(jìn)的EMWA材料。在熱轉(zhuǎn)換過(guò)程中，有機(jī)固體廢物可以轉(zhuǎn)化為具有豐富缺陷、比表面積大的多孔碳材料，增強(qiáng)了阻抗匹配，從而提高了EMWA效率。 熱化學(xué)轉(zhuǎn)化是將有機(jī)固體廢物升級(jí)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(xiàn)碳中和和碳達(dá)峰目標(biāo)。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化也是開(kāi)發(fā)節(jié)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(qū)動(dòng)條件下成功地將普魯士藍(lán)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(xiàn)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(zhuǎn)化為碳化鐵，得到Fe3C/Fe3N@C。由于該復(fù)合材料具有更廣泛的局部電荷再分配和更強(qiáng)的電子相互作用，表現(xiàn)出增強(qiáng)的EMWA性能，實(shí)現(xiàn)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(jì)算進(jìn)一步闡明了EMWA的機(jī)理，雷達(dá)反射截面的最大衰減值達(dá)到37.34 dB·m2。多層梯度超材料的設(shè)計(jì)顯示了超寬帶EAB為11.78 GHz。本文提出了一種利用原子級(jí)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(zhuǎn)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