青岛大学研究生宿舍(青岛大学研究生宿舍条件)




青岛大学研究生宿舍,青岛大学研究生宿舍条件

5G技术的广泛应用和日新月异的电子设备在推进人类社会进入智能化时代的同时,所引发的电磁辐射和电磁污染等问题亟待解决。而开发高性能电磁波吸收材料是应对电磁波引起的相关问题最有效的应对手段。电磁波吸收材料的吸波行为很大程度上取决于材料的电磁参数和阻抗匹配特性,反过来,它们又与材料本身的尺寸、微观结构、组分和几何形状等密切相关。为获得优异的电磁波吸收性能,微波吸收器的结构设计和组分控制至关重要。

青岛大学吴广磊教授团队从结构设计与组分调控入手,设计合成了三种不同结构的碳化钼掺杂碳空心球,探索不同结构吸波材料的吸波行为。在此基础上,通过调控热处理条件,制备了六方密排晶格的β相碳化钼(β-Mo2C)和面心立方晶格的α相碳化钼(MoC1-x)两种碳化钼掺杂碳空心球,进一步优化了材料的吸波性能。最小反射损耗值(RLmin)在1.8 mm时达到了-50.55 dB,同时在2.0 mm时最大吸收带宽(EABmax,RL≤-10 dB)达到5.36 GHz。

文章以“Multiphase Molybdenum Carbide Doped Carbon Hollow Sphere Engineering: The Superiority of Unique Double-Shell Structure in Microwave Absorption”为题发表与Small论文第一作者为硕士研究生赵天宝,贾梓睿副教授为本文共同第一作者,与吴广磊教授共同为通讯作者,青岛大学为唯一通讯单位。

图1 双壳MoC1-x/C空心球的SEM图(a-c),EDS元素图谱(h)和TEM图(d-g)。

从图1中的SEM和TEM图像可以看出MoC1-x/C空心球尺寸较为均匀,且具有外层为薄壳,内层为粗糙厚壳的双壳结构。这样的双壳结构提供了更多的活性位点和多个界面,有利于材料获得更好的电磁波吸收性能。通过元素分布图谱以及HRTEM图像分析,证明了碳化钼颗粒均匀的分布在碳基体上。对组分的调控结合独特的结构可以进一步强化材料对电磁波的吸收能力。

图2 各样品的(a)介电常数的实部,(b)介电常数的虚部,(c)介电常数的正切值,(d)介电常数的平均正切值,单层厚壳Mo2C/C空心球(e, i),双壳Mo2C/C空心球(f, j),单层薄壳Mo2C/C空心球(g, k),双壳MoC1-x/C空心球(h, l)的Cole-Cole图和归一化输入阻抗Z。

不同的结构会影响材料的的介电性能,进而影响材料的阻抗匹配特性。中空结构可以物理接触建立一个导电网络,为电子迁移和跳跃提供充分的条件,这使材料具有较强的的介电损耗能力,但过高的介电参数会导致阻抗的不匹配。因此,单层薄壳的Mo 2C/C空心球虽有着最高的衰减常数,但由于阻抗失配,反而获得了最差的吸波性能,进一步证明合理的结构设计的重要性。双壳结构优化了Mo 2C/C和MoC 1-x/C空心球的阻抗匹配的同时,存在的多重界面为材料引入了丰富的界面极化,增强了对电磁波的耗散,Cole-Cole图中更多的德拜半圆强有力的证明了这一过程。

图3 各样品的3D RL (a1-d1)和2D RL (a2-d2),三个样品在1.8 mm厚度下的RL曲线(e),不同厚度的双壳MoC1-x/C空心球的有效吸收带宽和RL值(f),以及RLmin (g)和EABmax (h)与之前报道的其他结构相似的纳米材料吸收器的比较。

基于双壳的Mo 2C/C和MoC 1-x/C空心球具有相对较好的阻抗匹配和较强的衰减常数,二者都表现出强吸收、宽带宽和薄厚度的特性,充分证明了与单壳结构相比,双壳结构在电磁波吸收方面具有优越性。而通过改变热处理条件,Mo 2C/C和MoC 1-x/C空心球在保持相同结构的同时,获得了六方密排晶格的β相碳化钼(β-Mo 2C)和面心立方晶格的α相碳化钼(MoC 1-x)两种碳化钼掺杂碳空心球。归功于MoC 1-x/C空心球存在更多的缺陷和氮掺杂,有效的促进缺陷诱导的极化弛豫过程,双壳MoC 1-x/C空心球的电磁波吸收性能进一步改善。最小反射损耗值在1.8 mm时达到了-50.55 dB,同时在2.0 mm时最大吸收带宽达到5.36 GHz,具有优秀的综吸收性能。

图4 双壳MoC1-x/C空心球的电磁波吸收机理。

从对碳化钼掺杂碳空心球的电磁波吸收性能分析来看,独特双壳结构的碳化钼掺杂碳空心球阻抗匹配性好,更适合作为电磁波吸收器。此外,MoC 1-x显著改善了碳化钼掺杂碳空心球的电磁波吸收性能。在传导损耗、缺陷极化和界面极化多种机制的协同作用下,双壳MoC 1-x/C空心球具有更强的反射损耗、更宽的有效吸收带宽和更薄的厚度,具有综合的吸收性能。

论文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202206323

作者简介:

赵天宝,青岛大学材料科学与工程学院21级硕士研究生,主要从事电磁波吸收复合材料性能优化。硕士研究生期间获得研究生学业奖学金三等奖、优秀学生等荣誉称号,并以第一作者身份在Small期刊发表高水平科研论文。

贾梓睿,博士,副教授,青岛大学第四层次特聘教授。主要从事新型电磁屏蔽复合材料、高导热绝缘及电磁相关材料的设计及开发,着重于微观结构、异质界面以及多组分的协同作用对电磁材料行为的影响规律。以第一作者或通讯作者身份在Nano-Micro Lett.,Mater. Today. Phys.,Chem. Eng. J,J. Mater. Sci. Technol.,Carbon等发表高水平科研论文30余篇,其中高被引ESI论文7篇,热点论文2篇,总影响因子大于200,他引次数1800余次,授权国家发明专利2项。

Email:jiaziruiqdu@163.com/jiazirui@qdu.edu.cn

个人主页:
http://hxhg.qdu.edu.cn/info/1037/2483.htm

吴广磊,青岛大学材料科学与工程学院教授,山东省泰山学者青年专家,山东省优青,山东省高等学校青创人才引育计划团队“结构-功能高分子复合材料研究创新团队”负责人,“高效电磁吸波复合材料结构设计及省级人才团队建设”负责人,复合材料与工程国家一流专业建设点负责人,青岛大学第二层次特聘教授。主要从事新型电介质微纳米器件的研发和电磁吸波屏蔽材料。作为项目负责人,已主持包含泰山学者青年专家项目、山东省高等学校青创人才引育计划团队项目、山东省省优秀基金项目、国家自然科学基金等纵向科研项目13项;主持工程电介质教育部国家重点实验室开放课题重点项目1项;主持产学研横向项目3项;参与国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金委面上项目和国防科工局横向项目等多项科研课题。至今在Nat. Commun, Adv Funct Mater, J. Mater. Chem. A., Chem. Eng. J.,Small, Carbon, J. Mater. Sci. Technol.等发表高水平科研论文260余篇,其中以第一或通讯作者发表高水平科研论文180余篇,其中影响因子大于10的文章80余篇,高被引ESI论文30余篇,SCI他引共计13000余次,H指数72,i10指数187;授权国家发明专利5项;连续两年入选全球前2%顶尖科学家榜单及全球顶尖前10万科学家榜单;担任Int. J. Miner. Metall. Mater.杂志编委和SusMat首届青年编委。

Email:wuguanglei@qdu.edu.cn/wuguanglei@mail.xjtu.edu.cn

个人主页:
http://clxy.qdu.edu.cn/info/1020/1239.htm

来源:高分子科学前沿

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