新聞網訊 傳統的電磁防護織物主要依靠優良的導電性所帶來的強反射實現高效的電磁屏蔽效果。然而，高反射會對環境造成二次電磁波輻射污染，同時，過高的電導率引起的阻抗失配和高反射會降低電磁吸收性能。此外，傳統型防護織物還存在成本高昂、柔韌性差、加工困難等缺陷，導致其商業應用價值存在明顯的局限性。
針對上述問題，我校材料科學與工程學院能源與環境材料研究院吳廣磊教授團隊制備了具有多功能應用潛力的Co3SnC0.7/CNF和Fe0.64Ni0.36/MXene/CNFs復合納米纖維，可同時滿足薄厚度、強吸收、寬帶寬等多種電磁波防護要求。此外，納米纖維膜特有的高柔韌性、優異抗拉強度以及良好的疏水性賦予了其用于生物紡織領域的卓越潛力。由于出色的電導損耗、豐富的極化損耗以及增強的磁損耗能力，使一維異質結構Co3SnC0.7/CNF納米纖維復合材料展現出優異的電磁波吸收性能，最小反射損耗值（RLmin）在2.3 mm時達到了-51.7 dB，同時在2.5 mm時最大吸收帶寬（EAB，RL≤-10 dB）達到7.44 GHz。對于Fe0.64Ni0.36/MXene/CNFs復合納米纖維，由于MXene結合碳纖維構筑微傳導網絡改善了電子傳輸特性并增強了傳導損耗能力，同時磁性納米粒子通過共振效應和渦流效應引入了介磁損耗能力，使得其在2.7 mm處實現了-54.1 dB的最小反射損耗值，并且在2.1 mm的厚度下獲得了7.76 GHz的最大吸收帶寬。此外，Fe0.64Ni0.36/MXene/CNFs納米纖維復合膜的高柔韌性所帶來的可控形變能力，賦予了其良好的可加工性。碳化后的納米纖維膜的表面移除了部分親水性官能團，接觸角提升至95.2°，表明其已經具備了一定的疏水性能。與前體納米纖維膜相比，在膜厚度僅為0.15 mm的條件下，碳化后納米纖維復合膜的楊氏模量顯著增加至7.96 MPa，大幅提升了約292 %，而斷裂伸長率略微降低至45.3 %。優良的多功能特性賦予了纖維膜作為生物醫用織物的現實基礎，為構造多種用途的可穿戴紡織品提供了必要條件。這些工作瞄準國際科技前沿和國家重大戰略需求，著力圍繞高性能戰略纖維與智能纖維開展研究，實現了跨學科多領域的交叉融合，拓寬了新型一維納米材料的多功能應用前景。
這兩項工作分別以題為“Multicomponent nanoparticles synergistic one-dimensional nanofibers as heterostructure absorbers for tunable and efficient microwave absorption（Nano-Micro Lett., 2023, 15: 13.）”和“Electrospun Fe0.64Ni0.36/MXene/CNFs Nanofibrous Membraneswith Multicomponent Heterostructures as FlexibleElectromagnetic Wave Absorbers（Nano Res, 2023,16(2):3395-3407.）”發表在期刊Nano-Micro Letters（期刊影響因子23.655）和Nano Research（期刊影響因子10.269）上。材料科學與工程學院2019級碩士畢業生王晨曦和2021級碩士研究生張碩分別為兩篇論文的第一作者，吳廣磊教授為通訊作者，我校為獨立通訊單位。
吳廣磊教授課題組長期從事新型電介質微納米器件、電磁材料在紡織織物中的研發。近三年，在山東省高等學校青創人才引育團隊項目、省優秀青年基金、省泰山學者青年專家等項目的資助下，課題組取得了一系列的重要科研成果。在2022年，課題組共計發表中科院大類一區論文20余篇，總影響因子超300。至此，所發表的全部論文SCI他引共計15000余次，H指數78，i10指數199；授權國家發明專利5項；連續兩年入選全球前2%頂尖科學家榜單及全球頂尖前10萬科學家榜單；擔任Int. J. Miner. Metall. Mater.雜志編委和SusMat首屆青年編委。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s40820-022-00986-3；
https://doi.org/10.1007/s12274-022-5368-1.
魯公網安備 37021202000856號 
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