中国计量大学《APPL SURF SCI》:超轻CoNi/石墨烯气凝胶,具有卓越的电磁波吸收能力

研究通过将微量一维棒状CoNi-MOF与石墨烯整合,构建出超轻型CoNi-MOF@石墨烯异质结构气凝胶。这种超低掺杂策略(4.5 wt%)融合了1D CoNi-MOF纳米棒的各向异性特性、石墨烯衍生的分级多孔结构以及异质界面的存在,从而实现了阻抗匹配与多尺度电磁波衰减的双重效果。

电磁波(EMW)吸收材料在缓解电磁污染和推进隐形技术方面发挥着关键作用。本文,中国计量大学王莹在《Applied Surface Science》期刊发表名为“Ultralow-loading CoNi-MOF enables ultralight graphene aerogels with superior electromagnetic wave absorption”的论文,研究通过将微量一维棒状CoNi-MOF与石墨烯整合,构建出超轻型CoNi-MOF@石墨烯异质结构气凝胶。这种超低掺杂策略(4.5 wt%)融合了1D CoNi-MOF纳米棒的各向异性特性、石墨烯衍生的分级多孔结构以及异质界面的存在,从而实现了阻抗匹配与多尺度电磁波衰减的双重效果。由此,CoNi-MOF@石墨烯气凝胶展现出卓越的电磁波吸收性能:厚度仅1.5毫米时,实现最低反射损耗-42.62 dB,有效吸收带宽达4.20 GHz。本研究为高性能微波吸收体的设计提供了重要启示,并推动新型功能材料的开发进程。

中国计量大学《APPL SURF SCI》:超轻CoNi/石墨烯气凝胶,具有卓越的电磁波吸收能力

图1. (a) Schematic illustration of the synthesis process for CoNi-MOF@graphene aerogel. (b) Possible reaction equations for the reduction of GO by AA.

综上所述,通过一步水热法合成后经冷冻干燥处理,成功制备出超轻型CoNi-MOF@石墨烯异质结构气凝胶,其中一维CoNi-MOF纳米棒被封装于二维石墨烯片层内。该结构中固有的缺陷、分级多孔性及丰富的异质界面,通过多重衰减机制(包括多反射、导电损耗和极化松弛损耗)实现了阻抗匹配优化与电磁波吸收增强。当CoNi-MOF与石墨烯的质量比为4.5:100时,气凝胶展现出最佳电磁波吸收性能:厚度仅1.5毫米时,最小反射损耗达-42.62 dB,有效吸收带宽达4.20 GHz。本研究通过构建均匀分散的异质界面,提出“最小掺杂实现最大效果”的新策略,有望为超轻型复合电磁波吸收材料的设计提供启示。

文献:https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.164491

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