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哥廷根大学张凯、南航何建平安工大夏伟《AFM》突破性进展!新型镍-碳基纳米管材料助力高效电磁波吸收

  随着现代科技的快速发展,对电磁波的控制提出了更高要求。理想的电磁波吸收材料需满足以下特性:

  然而,传统吸波材料如碳基材料和金属复合材料,尽管表现不俗,但在吸收带宽、填充量和轻量化设计等方面仍有诸多局限。因此,科学家们一直致力于探索新材料和新结构,以进一步提升吸波材料性能。

  哥廷根大学张凯教授、南航何建平教授与安徽工业大学夏伟副教授的研究团队合作,创新性地结合氢键有机框架(HOFs)与金属有机框架(MOFs),设计并合成了全新的镍-碳基纳米管复合材料。以下为研究的三大亮点:

  ·氢键有机框架(HOFs):具有高比表面积和可调节性,但结构稳定性较差,难以在高温条件下保持完整。

  研究团队通过一步溶剂热反应,成功实现了HOF到MOF的转化,并形成了独特的中空一维纳米管结构。这种“壳核”转化机制,确保了材料的结构完整性与性能稳定性。

  相比传统两步法合成工艺,该方法更加高效,工艺简单,同时避免了额外处理对结构完整性的破坏。通过镍离子的竞争配位反应,研究团队实现了从HOF到MOF的转化,并最终形成了镍-碳基中空纳米管。

  ·低填充度:仅需10 wt%的填充量即可实现优异性能,为轻量化应用提供了可能性。

  ·磁损耗与介电损耗的协同作用:均匀分布的镍纳米颗粒提供了强磁损耗,而碳基纳米管的高导电性增强了介电损耗。

  ·阻抗匹配优化:材料的独特结构有效减小了界面反射,使更多的电磁波能量进入材料内部被吸收。

  ·热稳定性增强:通过调节镍含量和热处理温度,显著提高了材料的高温稳定性和吸波性能。

  该研究为高效电磁波吸收材料的开发提供了新的思路。Ni-HMCNTs的设计不仅实现了优异性能,还展现了轻量化和宽频带应用的巨大潜力,为未来的信息技术、国防和航空航天领域提供了创新解决方案。

哥廷根大学张凯、南航何建平安工大夏伟《AFM》突破性进展!新型镍-碳基纳米管材料助力高效电磁波吸收(图1)

哥廷根大学张凯、南航何建平安工大夏伟《AFM》突破性进展!新型镍-碳基纳米管材料助力高效电磁波吸收(图2)

  图2:从实心 HOF 到空心 Ni-HOF/MOF 结构的转变过程。a) 一步合成示意图 及其过程TEM图像;b) 两步合成示意图 及其过程TEM图像

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