项目编号I03-2019-Z006
项目名称铁系吸波材料微结构调控与电磁性能
候选单位北京师范大学
北京理工大学
候选人孙根班 曹敏花 胡长文 马淑兰 杨晓晶
项目简介    现代化国防及多频段电磁波辐射防护使吸波技术面临着重要挑战。精准构筑微结构吸波材料,可改进传统材料的隐身性能,具有重要的应用前景。本项目围绕铁系金属及其合金等化合物,聚焦微结构调控,提出了磁电损耗匹配的新思路,建立和发展了系列铁系化合物微结构调控新方法,实现了电磁波的高强度吸收,阐述了材料电磁性能的构效关系,取得了系列创新性研究成果。 1) 建立了构筑电磁性能导向的Fe基化合物分级微结构的新策略。突破传统借助晶面修饰自下而上制备微结构的思路,以本组报道的树枝状弱磁性α-Fe2O3为前驱体,采用中低温物相转换技术,通过精准调控还原-氧化过程,借助反应气氛的关键作用,构筑了具有铁磁性的Fe、Fe3O4、γ-Fe2O3纳微米松树状分级结构,发展并建立了一种普适性的相转变策略。这三种材料均呈现出显著的吸波特性(Fe、Fe3O4实现低频段强吸波性能;γ-Fe2O3呈现2-12GHz超宽频段吸波性能),并系统阐述了其电磁波吸收机制。 2) 构筑了新型碳复合的Co、Ni及其合金微结构吸波材料。率先利用常压液相热解技术,首次原位制备了石墨烯基超小尺寸、单分散的六方相和立方相Ni、Co纳米晶。通过调控反应条件,精准控制合成了三种纳结构的复合物。再拓展到溶剂热法原位合成了单个球形碳锚定的单分散CoNi及Ni核壳结构复合材料。深入研究了新型碳材料复合的磁性金属及合金纳米晶的构效关系。通过碳的复合提高了磁性金属及合金纳米晶的稳定性,显著提升了它们的吸波性能。最大反射损耗分别在6.0 GHz和7.7 GHz下达到了-50.0 dB。开辟了Fe系金属及合金纳米晶与碳复合用于吸波研究的新方向。 3) 发展了CoO纳米结构反铁磁材料作为吸波材料的新方法。具有反铁磁性的立方岩盐结构的CoO材料一直以来非常难以获得。本成果创新的突破制备难点,发展了一种便捷的微乳体系溶剂热途径,可控合成了CoO 纳米带和球。纳米带具有超高的长径比,厚度仅几个纳米,长度达十几微米;纳米球由25 nm 的一次粒子在限域空间内自组装而成。两种纳结构的CoO材料均表现出规律的吸波特性,丰富了多形貌磁性金属氧化物纳米结构的构筑方法学,并拓展了Fe系金属氧化物反铁磁材料在吸波隐身领域的应用。 共发表相关SCI论文57篇,其中影响因子大于6的19篇;授权专利13件。六篇代表作中SCI他引929次,单篇SCI他引532次,并入选ESI高被引论文。成果被Chem. Soc. Rev.等期刊引用和高度评价。曾在材料人自媒体作为“近十年我国在吸波材料领域的重大突破”排名第一的成果进行发布。

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