從青島大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院以復(fù)合材料與工程專業(yè)2018級(jí)本科生齊廣雨為第一作者、解培濤副教授為通訊作者、劉春朝教授為共同通訊作者在《先進(jìn)化合物和雜化材料》上發(fā)表論文稱，他們以具有多孔結(jié)構(gòu)的玉米秸稈為原料，通過簡單的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化法制得一種超輕的納米吸波材料(Fe3C@Fe/C)，該材料在超薄厚度(1.13毫米)下實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的吸波性能。
眾所周知，各種電子設(shè)備的應(yīng)用在給人們生活帶來方便的同時(shí)也帶來了大量的電磁污染，影響人們的健康和信息安全，而應(yīng)對電磁污染的有效手段，就是發(fā)展電磁波吸收材料。但現(xiàn)階段許多電磁波吸收材料存在吸收帶寬窄、制備工藝復(fù)雜等問題。
要想材料具有高性能吸波性，其必須具有多級(jí)多孔微觀結(jié)構(gòu)。齊廣雨在老家燒柴時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)秸稈比木材更容易燃燒，并看到未完全燃盡的秸稈呈蓬松的木炭狀，并推測玉米秸稈可能具有較好的多孔結(jié)構(gòu)。
但在隨后開展的實(shí)驗(yàn)中，無論選用玉米秸稈的任何部位作為前驅(qū)體，無論碳化溫度調(diào)整到多少，最終獲得的材料吸波性能都不理想。齊廣雨查閱大量文獻(xiàn)后找到了原因：天然植物或者其遺態(tài)材料往往僅有電響應(yīng)，磁響應(yīng)較弱或難以實(shí)現(xiàn)，無法獲得良好的電-磁匹配。他調(diào)整了實(shí)驗(yàn)方案，決定以玉米秸稈的多孔結(jié)構(gòu)作為模板，加入磁性金屬納米顆粒進(jìn)行改性。
基于此思路，團(tuán)隊(duì)通過金屬鹽浸漬-碳熱還原工藝這一生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)，制備出Fe3C@Fe/C納米復(fù)合吸波材料。“我們用秸稈制得的納米吸波材料，在1.13毫米超薄厚度下即可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的吸波性能，有效吸收帶寬可達(dá)5.1吉赫茲。”解培濤解釋說，此納米復(fù)合材料具有良好的阻抗匹配和較高的衰減特性，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的吸波性能，這主要得益于多孔微結(jié)構(gòu)中多級(jí)界面的介電損耗與鐵納米顆粒磁損耗的協(xié)同作用。
“團(tuán)隊(duì)所使用的金屬鹽浸漬-碳熱還原工藝不僅簡單、成本低，且可大規(guī)模生產(chǎn)，所制備的材料吸波性能穩(wěn)定;還可以提高農(nóng)業(yè)廢料的利用效率，減少秸稈焚燒帶來的環(huán)境污染。”解培濤說。(王健高 孫竹媛)
