近日，我校化學與化工學院黃文歡教授團隊圍繞電磁材料微納結構的精確構造及性能調控開展了一系列研究工作，先后在《Small》期刊發表了兩篇研究論文。分別題為“Multifunctional MoCx Hybrid Polyimide Aerogel with Modified Porous Defect Engineering for Highly Efficient Electromagnetic Wave Absorption”及“Hetero-Interface Engineering on 9.0 wt% CoOx-Doped CeO2 Nanorods as Electromagnetic Wave Absorber and Integrated into Multifunctional Aerogel”。

成果一：基于多孔缺陷工程設計的多功能MoCx雜化聚酰亞胺氣凝膠用于高效電磁波吸收

隨著電磁波技術的發展，電磁污染對人類健康和自然的危害已受到研究者的廣泛關注，然而單一電磁衰減功能材料難以滿足現代多場景的實際應用需求。因此，如何構筑兼具優異結構穩定性和多功能性的復合吸波材料是目前亟待解決的關鍵問題。

近年來，輕質復合氣凝膠材料的發展為解決電磁污染問題提供了有效的解決方案。聚酰亞胺（polyimide，PI）氣凝膠具有良好的力學性能、優異的耐高低溫和耐化學性能，正逐漸成為輕質耐熱吸波復合材料最有前途的基體。基于此，黃文歡教授團隊引入多孔缺陷工程，創新性的設計了一類由MoCx與PI復合的吸波輕質氣凝膠（MCP），豐富了材料的多功能性質。其中吸波材料由多金屬氧酸鹽（POMs）作為“客體”嵌入鈷基金屬有機骨架（Co-MOFs），構建出介電/磁性協同作用的三維/四維金屬結晶前驅體。同時利用溫度誘導實現了金屬鈷和MoCx異質單元在碳基質中的均勻分布，顯著增強了對電磁波的吸收能力。

η-MoC/Co@NC-800在2.0 mm厚度下展現了極低的反射損耗（RLmin）值（-47.72 dB），且在2.5 mm厚度下覆蓋了整個X波段的寬頻帶吸收（7.44 -12.02 GHz），吸收帶寬（EAB）達到4.58 GHz。除了優異的電磁波吸收性能外，多功能MCP氣凝膠材料還表現出良好的機械強度、隔熱阻燃、紅外熱隱身以及自清潔能力。表明MCP氣凝膠材料在各種航空航天及軍事領域均具有廣闊的應用潛力。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202308378

成果二：9.0 wt % CoOx摻雜CeO2的異質界面工程納米棒作為電磁波吸收劑并集成到多功能氣凝膠

該成果提出了一種簡便的方法，可以大規模合成具有不同CoOx修飾量的CeO2@Co-x% (x= 5,7,9,11,13)系列電磁波吸收材料（EWAMs）。研究表明，通過調制摻雜CoOx的比例，在CeO2@Co-9%內形成合理的異質界面，增強了自然共振和交換共振，提高了磁損耗能力，優化了阻抗匹配。通過異質界面工程，利用CoOx的摻雜促進了CeO2的電荷積累、界面極化和多重散射，增強了材料對電磁波的吸收和衰減，優化了阻抗匹配。CeO2@Co-9%材料表現出了最小反射損耗(RLmin)-74.4 dB、優異有效吸收帶寬(EAB)為5.26 GHz。

此外，采用雙交聯策略將CeO2@Co-9%與海藻酸鈉和硼酸進行交聯，通過冷凍干燥得到集輕質、隔熱、抗壓、阻燃功能于一體的氣凝膠。該工作為大規模快速合成高性能CeO2基EWAMs和多功能3D電磁吸收器件提供了一個很好的范例。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202311389

新聞小貼士：

黃文歡，主要從事氮唑雜化框架的設計合成，能源存貯及轉化、電磁波吸收屏蔽、固態電池關鍵材料的應用研究。入選“2023年度全球前2%頂尖科學家榜單”，陜西省特支計劃-青年拔尖人才、陜西省“科學家+工程師”創新團隊首席科學家、陜西省科技新星，近年來主持國家項目2項、省部級各類科研項目11項、教學項目4項，獲得陜西省高校科學技術獎一等獎（第1完成人）1項，陜西省人才計劃項目4項。在Angew Chem. Int. Ed.、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Science、Nano-Micro Letters、Carbon Energy、Matter、Small、Journal of Materials Chemistry A、Energy & Environmental Materials、Chemical Engineering Journal等國際期刊上發表SCI論文60余篇，其中受邀撰寫綜述6篇，高被引論文10篇，熱點論文2篇。授權國家發明專利10余件，其中4件實現企業轉化。曾受邀請在國內外學術會議上作報告20余次，媒體轉載相關研究成果20余次。組織學生參加“挑戰杯”課外學術科技競賽獲得省級二等獎2項、三等獎1項，獲得陜西省第六屆研究生創新成果展省級一等獎1項，省級創新基金1項；培養研究生獲得“優秀畢業生”、“優秀碩士畢業論文”、“國家獎學金”、“研究生高水平科研成果獎勵”等。

（核稿：黃文歡 編輯：劉倩）