【复材资讯】利用甘蔗渣制备的多孔碳复合材料，为电磁波吸收领域带来革新

1研究背景

随着电子信息技术的飞速发展，电磁波（EMW）的应用日益广泛，其带来的电磁干扰和辐射污染问题也日益凸显。这些污染不仅影响电力设备的的正常运作，还可能对人体健康造成威胁。因此，开发高效的电磁波吸收材料成为了一个迫切的需求。传统的电磁波吸收材料往往存在成本高、重量大、不可持续等问题。近年来，基于生物质的碳材料因其低成本、轻质和可持续性而受到广泛关注。在这些材料中，以甘蔗渣为原料的多孔碳（BPC）因其优异的化学和电化学稳定性而被认为是一种有前途的电磁波吸收材料。然而，单一的BPC由于介电损耗和磁损耗之间的不匹配，导致其微波吸收性能不佳。因此，研究者们开始探索将BPC与其他具有介电或磁损耗特性的材料复合，以实现更高效的电磁波吸收。

2成果简介

在这项研究中，研究人员利用甘蔗渣这一自然废弃物，通过高温碳化和活化过程制备了基于甘蔗渣的多孔碳（BPC），并进一步通过水热法制备了多孔花状MoS2/BPC复合材料。研究发现，当水热温度为220°C，水热时间为24小时时，所得到的MoS2/BPC样品（命名为MoS2/BPC-220°C）在8.96GHz处展现出最小的反射损耗值（RL）为-41.6dB，并且在相对较薄的1.5mm厚度下展现出有效的微波吸收带宽（EAB）为4.32GHz。这一成果为制备新型生物质衍生多孔碳提供了一种具有“薄厚度、强宽带和强吸收”特性的电磁波吸收方法。

3图文导读

图1：展示了花状MoS2/BPC-220°C复合材料的制备过程。图2：展示了不同活化温度下制备的BPC样品的氮气吸附-脱附等温线和孔径分布，以及不同温度、时间和比例下制备的MoS2/BPC-220°C复合材料的氮气吸附-脱附等温线和孔径分布。图3：展示了不同温度和比例下制备的MoS2/BPC复合材料的扫描电子显微镜（SEM）图像，以及MoS2/BPC-220°C的EDS元素映射图像。图4：展示了BPC、MoS2/BPC-220°C和MoS2的拉曼光谱，以及不同水热温度下MoS2/BPC-220°C的放大图像。图5：展示了MoS2/BPC-220°C的XPS全谱，以及C 1s、Mo 3d和S 2p的高分辨率XPS谱图。图6：展示了BPC、MoS2和MoS2/BPC-220°C的反射损耗和复杂介电常数。图7：展示了不同比例的MoS2/BPC-220°C复合材料样品的二维反射损耗图。

4小结

本研究成功利用自然废弃物甘蔗渣制备了多孔碳复合材料，不仅降低了成本，还促进了资源的回收利用。通过水热法制备的MoS2/BPC-220°C复合材料在电磁波吸收领域展现出了卓越的性能，其在较薄的厚度下实现了宽带和高效的电磁波吸收。这一成果不仅为生物质衍生材料的开发提供了新的思路，也为电磁波吸收材料的设计和制备提供了重要的参考。研究人员期望这一方法能够推广到其他生物质材料，如花生壳、玉米芯或荔枝壳等，以优化碳体的输入阻抗，为先进介电型电磁波吸收器的发展创造新的机会。

文章来源：材料进展研究

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s42823-024-00832-z

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原标题：《【复材资讯】利用甘蔗渣制备的多孔碳复合材料，为电磁波吸收领域带来革新》

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