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我校物理科学与技术学院在电磁波吸收领域取得进展
发布时间:2021-05-19     作者:   点击:[]   分享到:

随着现代科学技术的发展,电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点;在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。军事领域,在飞机、导弹、坦克、舰艇等各种武器装备上面涂复吸收材料,就可以吸收侦察电波、衰减反射信号,从而降低被敌方发现的风险。因此,治理电磁污染,发展高性能武器装备,寻找一种能削弱并吸收电磁波能量的材料——吸波材料,已成为材料科学的一大课题。近日,我校物理科学与技术学院青年教师吴宏景副教授在电磁波吸收领域取得重要进展。该研究将泡沫镍基材料应用于吸波领域,首次获得了轻质、高效的金属基吸波材料。研究成果以“Lightweight Ni foam-based ultra-broadband electromagnetic wave absorber”为题,在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上发表。论文第一作者为该院博士研究生秦明,通讯作者为吴宏景副教授。论文网址:https://doi.org/10.1002/adfm.202103436。

泡沫镍基材料X射线粉末衍射图、扫描电镜图、吸波性能图及其吸波机理示意图

金属基材料在吸波领域的应用受限于其自身的两个缺陷,即过高的电导率引起的电磁波在其表面强烈的反射以及自身的高密度难以满足目前轻质吸波材料的需求。尽管通过纳米尺寸的金属材料设计或将金属氧化物、碳材料与金属材料进行复合可以在一定程度上解决上述问题,但是由此而引起的问题诸如纳米金属粒子团聚、被氧化而引起的吸波性能衰退以及金属复合材料复杂的制备过程同样制约着高效、轻质金属基吸波材料的进一步发展。

轻质泡沫镍基材料实物图、扫描电镜图

基于上述问题,吴宏景副教授创新性的提出了一种轻质泡沫镍基材料的制备方法,首次获得了轻质、高效的金属基吸波材料。巧妙地,将金属材料设计成多孔泡沫结构不仅能够极大地降低金属材料的密度,而且引入的气泡可以作为电磁波在材料内部的传输通道,有效的解决了电磁波在金属材料表面的反射问题。为了进一步补充材料的电磁损耗能力,氧化镍/铁酸镍通过原位生长的方式在泡沫镍表面形成,为复合材料提供了较强的介电损耗能力。最终,在泡沫结构与金属/氧化物组分的协同作用下,造就了泡沫镍基材料优异的吸波性能。该研究为新型轻质、高效的金属基吸波材料的制备提供了新的思路。

泡沫镍基材料超薄、超宽屏吸收带宽图以及吸波性能对比图

该项工作得到了国家自然科学基金(51872238、21806129)、陕西省基础研究计划(2020JM-118、2017JQ5116)、中央高校科研业务费(3102018zy045、3102019AX11)和西北工业大学博士论文创新基金的支持。

秦明同学是物理科学与技术学院博士三年级研究生,研究方向为新型氧化物/铁氧体电磁波吸收材料的设计、制备及电磁损耗机制研究。以第一作者身份在Advanced Functional Materials, Advanced Science等国际知名期刊上发表研究论文多篇,并于2020年获得西北工业大学博士论文创新基金以及研究生国家奖学金。

吴宏景副教授已在电磁波吸收领域特别是微观电磁损耗物理机制方向取得一系列创新性成果,其在研究生培养和大学生创新能力培养方面也取得了一定的成绩,多名研究生获得国家奖学金,多项国家级大学生创新实验项目获得优秀结题。吴宏景副教授目前担任《稀有金属》(中,英文版)青年编委、SCI源期刊Journal of Materials Science:Materials in Electronics编辑。

(撰稿:吴宏景/审核:毛东)