青岛大学《JMST》封面：复合材料设计实现高性能电磁波吸收性能！

第一作者：周新峰、贾梓睿

通讯作者：吴广磊      

通讯单位：青岛大学材料科学与工程学院    

DOI：10.1016/j.jmst.2021.01.073      

     对复合材料的组分进行合理设计是实现高性能电磁波吸收性能的有效途径。青岛大学吴广磊教授团队近期以采用松塔为碳源制备的Ni/NiO@C复合材料为研究对象，通过调整复合材料的制备工艺达到了调控复合材料中Ni与NiO比例的目的。研究表明，含Ni13.17%的Ni/NiO@C复合材料展现出优异的电磁波吸收性能，最小反射损耗值（RL_min）在2.4 mm时达到了-51.1 dB，同时在2.7 mm时最大吸收带宽（EAB，RL≤-10 dB）达到5.12 GHz。

     电子通信设备的日益发展所引起的电磁波干扰已成为当今世界亟需解决的难题。这些电磁波不仅会对人体健康造成危害，还会干扰正常的通讯交流。因此，探索并制备新型高性能电磁波吸收材料来降低电磁波的不利影响成为了当下研究热点。

      近年来，磁/介电损耗型复合材料由于兼具磁损耗以及介电损耗的优势而被制备用于高性能电磁波吸收材料，同时异质界面的增加也会进一步增强材料体系的介电损耗能力。因此，对于复合材料各组分的合理设计对优化复合材料的电磁波吸收性能具有重要意义。

（1）通过不同的制备工艺调整复合材料的Ni与NiO的比例；

（2）不同组分的含量对电磁波吸收性能有显著的影响；

（3）在Ni/NiO中Ni的比例为13.17%的复合材料表现出优异的反射损耗与吸收带宽。

     最近青岛大学材料科学与工程学院-能源与环境材料研究院吴广磊教授团队在Elsevier旗下的Journal of Materials Science ＆ Technology期刊发表题为“Controllable synthesis of Ni/NiO@porous carbon hybrid composites towards remarkable electromagnetic wave absorption and wide absorption bandwidth”的研究论文。作者通过调整制备工艺控制复合材料中Ni与NiO的比例，从而探究复合材料中各组分含量与电磁波吸收性能之间的规律。

     由于高温下多孔碳具有还原性，因此首先通过控制碳化温度来调控复合材料中Ni与NiO的含量比例。通过EXPGUI软件与Rietveld法对复合材料的XRD进行精修处理以精确获得复合材料中Ni与NiO的含量比例。SEM与TEM结果显示，随着温度的升高，多孔碳骨架由于部分还原被消耗而呈现出部分缺失形貌。同时，从复合材料的Raman表征进一步对多孔碳材料的石墨化程度以及缺陷量进行表征。

     研究结果显示，在碳化温度为500 ^oC下的复合材料具有优异的电磁波吸收性能，其RLmin在厚度为4.9 mm时达到-49.1 dB，同时其EAB在匹配厚度为2.1 mm时为4.56 GHz。因此，通过改变碳化温度可以达到调控复合材料组分含量进而影响其电磁波吸收性能的目的。

    在碳化温度为500 ^oC的条件下，改变Ni盐的用量来调控复合材料中Ni与NiO含量比例。以EXPGUI软件与Rietveld法辅助对复合材料的XRD进行精修处理精确获得复合材料中Ni与NiO的含量比例。SEM与TEM结果表明，随着Ni盐的增加，纳米颗粒的数量呈现增加趋势。通过Raman以及XPS手段进一步阐明Ni盐的含量对于体系石墨化程度以及缺陷含量的影响变化。

    研究结果显示，在Ni的含量比例为13.17%的复合材料表现出显着的吸波性能，在2.4 mm处RLmin为-51.1 dB，同时在2.7 mm时EAB达到5.12 GHz。

     综上所述，作者通过两步法成功合成了一系列不同镍比例的Ni/NiO@C复合材料。并以其为研究对象，通过调整制备工艺而调节复合材料中Ni/NiO的比例，进而探究材料中各组分之间的含量对复合材料电磁波吸收性能的影响。这项工作为探究复合材料的组分与电磁波吸收性能的关联性提供了一个可行的参考。

周新峰：硕士研究生。分别于2018年和2021年获得青岛大学学士和硕士学位，指导教师吴广磊教授。同年2021年9月将去北京化工大学材料科学与工程学院攻读博士学位，导师张好斌教授。主要研究方向为多孔碳基复合材料的微观结构设计及电磁波吸收性能的研究。研究生阶段以第一作者发表高水平科研论文8篇（其中中科院大类一区4篇），总影响因子大于70，他引次数约340余次，授权国家发明专利1项。

贾梓睿：博士，青岛大学第四层次特聘教授。本科和硕士毕业于西安交通大学，指导教师成永红教授。博士毕业于西北工业大学化学与化工学院，指导教师寇开昌教授。2020年12月加入青岛大学化学化工学院威海创新研究院。主要的研究方向包括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。以第一作者或通讯作者发表高水平科研论文30余篇，总影响因子大于200，他引次数约1800余次，授权国家发明专利2项。

课题组首页网站：

http://hxhg.qdu.edu.cn/info/1240/2233.htm。

吴广磊：青岛大学教授，山东省泰山学者青年专家，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，省优青，青岛大学第三层次特聘教授。2004-2013年在西北工业大学完成本、硕、博学习；2013年12月进入西安交通大学电气学院从事博士后研究，2015年11月进入青岛大学工作。主要从事新型电介质微纳米器件的研发、电磁吸波及屏蔽材料等。作为项目负责人，主持包含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、中国博士后科学基金（第八批特别资助基金）等纵向科研项目10余项；主持产学研横向项目2项。现已发表高水平科研论文180多篇，其中以第一或通讯作者发表高水平科研论文120多篇（其中影响因子大于10的文章20余篇，高被引ESI论文30余篇，热点论文5篇），SCI他引共计7000余次，H指数52，i10指数122。团队课题组指导研究生20余人，近2年获硕士研究生国家奖学金5人次，硕士毕业生毕业人均高水平科研成果2-3篇。

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http://clxy.qdu.edu.cn/info/1020/1239.htm。