近日，南京林業大學材料科學與工程學院李延軍教授團隊與美國俄亥俄州立大學、新加坡科學技術研究所以及美國密歇根安娜堡大學團隊合作，在國際著名材料科學類綜合性期刊Nano-Micro Letters（中文譯名《納微快報》，影響因子16.42）發表題爲“Biomass‑Derived Carbon Heterostructures Enable Environmentally Adaptive Wideband Electromagnetic Wave Absorbers”的研究論文。材料科學與工程學院青年教師婁志超爲論文第一作者，李延軍教授爲共同通訊作者，該成果得到了國家自然科學基金面上項目等資助（31971740）。
近些年，衆多國內外課題組在探索寬頻、輕質型電磁吸收材料領域取得突破性進展，但有針對性地解決電磁問題仍是一大難點。考慮到電磁吸收材料常被應用于戶外，地域、晴雨天氣等不可控因素對電磁響應的穩定性産生一定負面的影響，基于此，探索一種新型電磁吸收劑，不僅能在酸堿下保持穩定的電磁吸收性能，同時能夠展現較好的疏水能力，爲拓展電磁戶外應用提供了解決思路。爲實現這一目的，需對吸收劑的組分、結構以及化學鍵具有高度、精准的可調性。
本研究提出一種由生物質活性碳化而來的衍生物碳，不同于以往直接的前驅體碳化法，該生物質前驅體是基于竹子的二次提取物，由組分結構高度有序的木質素-纖維素異質結構成。碳化後産物既展現了結構的可控性，又保證了碳基共價鍵由親水型趨向于穩定的疏水型轉變，實現耐酸堿性和寬頻吸收性能，同時維持理想的疏水性能，充分地模擬並展現了可戶外應用的能力。纖維素和木質素在前驅體中的組成顯著影響了組裝體的形狀和共價鍵的形成，從而影響了介電響應能力和表面疏水性(水的表觀接觸角可以達到135°)。最後，證明了在模擬真實環境條件下，包括暴露在微酸性/堿性pH值的雨水中，獲得的碳異質結構保持其寬帶電磁吸收，有效吸收頻率在12.5 ~ 16.7 GHz。總之，這項工作的進展爲高性能電磁吸波器的合成提供了新的設計原則，可以在現實環境中找到實際應用。
來源：南京林業大學、新材料資訊
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https://doi.org/10.1007/s40820-021-00750-z