Small:分子级氧桥笼限域策略构筑低频介电吸波材料

伴随电磁污染现象的不断增加,对高性能电磁波吸收材料的需求与日俱增。理想的便携式电子设备吸波材料应具备一定的电流响应能力、重量轻及吸收层厚度薄等特点。二维石墨烯具有优异的导电性、化学稳定性和可灵活调控等特性,成为新型微-纳器件的理想吸波材料。然而,由于强介电损耗和微弱的磁损耗引起的阻抗失配,其阻抗匹配特性和低频微波吸收性能还无法完全满足使用要求,严重阻碍了其在可穿戴电子产品领域的推广和使用。引入纳米颗粒成为提高由阻抗不匹配和不良低频吸波性能的理想方法。然而,纳米颗粒易团聚,导致性能和寿命严重衰退。对纳米颗粒进行包覆不但可以克服其团聚的发生,还可以对其表面形成保护。                          

太原理工大学新型碳材料研究院的王美玲博士联合南京航空航天大学陈照峰教授及南洋理工大学的周家东博士等研究人员提出了基于分子层面限域设计策略来实现MoO2纳米簇在石墨烯表面的均匀分散。研究通过借助超分子尺度“笼型”约束条件下的热解策略来构建两种介电类型电磁波吸收剂,其中被包覆的MoO2纳米颗粒均匀地夹在多孔碳壳和还原氧化石墨烯(RGO)基体之间。两种夹心结构来自由两种交联剂(有氧桥/无氧桥)构筑的复合水凝胶前驱体,这些交联剂可以对Mo源(PMo12)实现完美限域。在不添加磁性成分的情况下,两种吸收剂均表现出出色的低频吸收性能、电流可调性潜力,优于很多相似的二维介电类电磁波吸收剂。研究还表面,在交联剂中引入“氧桥”会产生更多亚稳态限制构型,进而使其对应的衍生物表现出多频电磁波吸收特性。该研究还对C@MoO2/G电磁波调节机理进行了分析,结果表明优异的电磁波吸收性能归因于合适的衰减常数和理想阻抗匹配特性。本研究工作为低频电磁波吸收剂的设计开辟了一条新途径。 本文提供的C@MoO2/G具有优异的低频吸波能力、电调节潜力和抗老化特性,可满足便携式电子产品的使用要求。研究者相信,此项研究的分子级氧桥笼限域策略为基于介电材料电磁波吸收剂的研究开辟了新的策略。相关论文在线发表在Small (DOI:10.1002/smll.202001686)上,并于当期Inside Back Cover做简要介绍。