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西南交大孟凡彬《Green. Chem.》邀稿综述:生物源三维多孔碳基吸波材料研究进展

作者:李天     审核:孟凡彬    日期:2021年12月30日 15:16   点击数:  


 

 西南交通大学材料科学与工程学院孟凡彬“电磁功能材料”团队近年来致力于新型电磁功能材料的设计、制备及相关电磁学机理研究,提出了包括多壳层石墨烯基气凝胶微球结构设计与多壳层次序损耗机制Nano Research, 2018, 11, 2847; Nano Research, 2019, 12, 1423Nano Research, 2020, 13, 477; Chemical Engineering Journal, 2020, 391, 123512Chemical Engineering Journal, 2022)、多尺度手性吸波材料设计和电磁耦合增强机制Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131582Nano Research, 2018, 11, 3329ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 15711界面调制增强电磁波损耗新机制ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6, 16744ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 12424ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 17100Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131746等研究内容。近期,在吸波材料多功能化设计Composites Part B: Engineering, 2022, 231, 109565Advanced Science, 2021, 8, 2002658Composites Science and Technology, 2021, 204, 108630高性能电磁屏蔽材料领域ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 42, 47811Journal of Materials Science & Technology, 2022, 111, 57取得了一定进展。

基于前期研究成果,团队受邀撰写并发表系列高水平论文Green Chemistry, 2022Carbon2021, 180, 163-184Composites Part B: Engineering, 2021, 211, 108642Composites Part B: Engineering , 2018, 137, 260总结了吸波材料发展现状。近期因在生物质基吸波材料方面的工作进展,受邀在Green Chemistry期刊上撰写题为3D porous biomass-derived carbon materialsbiomass sources, controllable transformation and microwave absorption application的综述,具体内容如下:

1、前言




生物质材料广泛来源于植物、动物及藻类等天然材料中,这些材料往往被焚烧掩埋等低值化处理,难以彰显其价值。将生物质材料高值化利用,实现绿色可持续发展理念,具有十分重要的意义。目前,生物质源吸波材料日益成为研究者关注的热点,相关学术报道层出不穷。

2、生物质来源 

 天然生物质材料有着各种各样神奇的微观形貌,这些独特的结构能够对电磁波产生一定响应行为,从而使其具有优异的微波吸收能力。其中使用最为广泛的是植物源吸波材料。植物的根茎、枝叶、果实和花朵均可作为吸波材料来源。此外,动物源材料和人类生活废物物也可作为吸波材料的来源,而微生物源吸波材料却鲜少报道。

3、生物质基多孔材料制备方法

生物质材料本身电磁特性较差,难以直接应用于微波吸收,需要对其进行进一步处理。目前生物质吸波材料制备方法可主要归纳为热解法和活化法等两种方法。热解法主要包括直接碳化、水热法和微波热解法等三种。生物质中纤维素及木质素等被高温碳化并且其上过量官能团被气化,调节平衡了材料电磁参数。活化法包括物理活化和化学活化,这一方法能够有效增加多级孔结构,适用于本身无明细多孔结构的生物质材料。

4、影响生物质基材料吸波性能的关键因素及其内在联系

本综述从材料制备工艺—形貌结构—电磁特性的角度,着重分析了现有生物质基多孔材料的吸波性能调控因素。阐明了包括还原条件、微观形貌和多孔结构在内各因素对于材料电磁响应行为的作用机制、调控方法、调控原则和优缺点等关键内容,并以表格形式总结归纳。生物质材料多种多样,凝练出生物质基吸波材料设计和调控的一般性原理能够促进该领域进步与发展。

5、基于损耗介质类型划分的生物质基复合吸波材料

将生物质基吸波材料与其他损耗介质复合是优化吸波性能最直接有效的方法,目前多数研究都重点关注复合型生物质基吸波材料的进展。本文重点分析了不同类型损耗介质与生物质基材料复合的吸波性能表现和电磁损耗机制。同时基于核心吸波指标对比,重点分析了复合吸波材料吸波机理、优势和问题。

本综述以3D porous biomass-derived carbon materialsbiomass sources, controllable transformation and microwave absorption application为题发表于Green Chemistry2022, 10.1039/D1GC02566J)。共同第一作者为西南交通大学材料科学与工程学院2019级硕士研究生李天2020级硕士研究生支丹丹通讯作者为西南交通大学材料科学与工程学院孟凡彬副教授。本研究工作得到了国家自然科学基金No.51903213No. 5217130190、中央引导地方科技发展资金(No. 2021Szvup124)、中央高校基础研究经费(No. 2682021GF004)及国防项目等项目的资助与支持。

 

论文链接:

https://doi.org/10.1039/D1GC02566J

 

作者简介:

 

李天,西南交通大学材料学院2019级硕士研究生,主要从事先进宽频吸波材料的研究,累计发表SCI一区论文10篇,以第一/共同第一作者在Nano Res.Chem. Eng. J.Green Chem.等期刊发表论文5篇。曾获国家奖学金,西南交大一等奖学金,优秀研究生标兵及优秀学生干部等荣誉。

 

支丹丹,西南交通大学材料学院2020级硕士研究生,主要从事多壳层石墨烯气凝胶微球吸波材料的研究,以第一/共同第一作者在Chem.Eng.J., Green. Chem., Compos. B. Eng.期刊发表论文3篇。曾获国家奖学金,西南交大一等奖学金,三好学生等荣誉。

 

孟凡彬,西南交通大学材料学院副教授,高分子系主任兼党支部书记,西南交通大学“雏鹰学者”。主要从事先进电磁防护材料设计、制备及应用和相关电磁学机理方面的研究;以第一/通讯作者在Adv. Sci.Chem. Eng. J.Green Chem.Carbon等期刊发表SCI论文46篇(引用 2810次,H指数30);主持国家自然科学基金、军委科技委、装备发展部等纵横向项目20余项。

 

西南交大孟凡彬《Green. Chem.》邀稿综述:生物源三维多孔碳基吸波材料研究进展

2021年12月30日 15:16 227次浏览


 

 西南交通大学材料科学与工程学院孟凡彬“电磁功能材料”团队近年来致力于新型电磁功能材料的设计、制备及相关电磁学机理研究,提出了包括多壳层石墨烯基气凝胶微球结构设计与多壳层次序损耗机制Nano Research, 2018, 11, 2847; Nano Research, 2019, 12, 1423Nano Research, 2020, 13, 477; Chemical Engineering Journal, 2020, 391, 123512Chemical Engineering Journal, 2022)、多尺度手性吸波材料设计和电磁耦合增强机制Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131582Nano Research, 2018, 11, 3329ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 15711界面调制增强电磁波损耗新机制ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6, 16744ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 12424ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 17100Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131746等研究内容。近期,在吸波材料多功能化设计Composites Part B: Engineering, 2022, 231, 109565Advanced Science, 2021, 8, 2002658Composites Science and Technology, 2021, 204, 108630高性能电磁屏蔽材料领域ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 42, 47811Journal of Materials Science & Technology, 2022, 111, 57取得了一定进展。

基于前期研究成果,团队受邀撰写并发表系列高水平论文Green Chemistry, 2022Carbon2021, 180, 163-184Composites Part B: Engineering, 2021, 211, 108642Composites Part B: Engineering , 2018, 137, 260总结了吸波材料发展现状。近期因在生物质基吸波材料方面的工作进展,受邀在Green Chemistry期刊上撰写题为3D porous biomass-derived carbon materialsbiomass sources, controllable transformation and microwave absorption application的综述,具体内容如下:

1、前言




生物质材料广泛来源于植物、动物及藻类等天然材料中,这些材料往往被焚烧掩埋等低值化处理,难以彰显其价值。将生物质材料高值化利用,实现绿色可持续发展理念,具有十分重要的意义。目前,生物质源吸波材料日益成为研究者关注的热点,相关学术报道层出不穷。

2、生物质来源 

 天然生物质材料有着各种各样神奇的微观形貌,这些独特的结构能够对电磁波产生一定响应行为,从而使其具有优异的微波吸收能力。其中使用最为广泛的是植物源吸波材料。植物的根茎、枝叶、果实和花朵均可作为吸波材料来源。此外,动物源材料和人类生活废物物也可作为吸波材料的来源,而微生物源吸波材料却鲜少报道。

3、生物质基多孔材料制备方法

生物质材料本身电磁特性较差,难以直接应用于微波吸收,需要对其进行进一步处理。目前生物质吸波材料制备方法可主要归纳为热解法和活化法等两种方法。热解法主要包括直接碳化、水热法和微波热解法等三种。生物质中纤维素及木质素等被高温碳化并且其上过量官能团被气化,调节平衡了材料电磁参数。活化法包括物理活化和化学活化,这一方法能够有效增加多级孔结构,适用于本身无明细多孔结构的生物质材料。

4、影响生物质基材料吸波性能的关键因素及其内在联系

本综述从材料制备工艺—形貌结构—电磁特性的角度,着重分析了现有生物质基多孔材料的吸波性能调控因素。阐明了包括还原条件、微观形貌和多孔结构在内各因素对于材料电磁响应行为的作用机制、调控方法、调控原则和优缺点等关键内容,并以表格形式总结归纳。生物质材料多种多样,凝练出生物质基吸波材料设计和调控的一般性原理能够促进该领域进步与发展。

5、基于损耗介质类型划分的生物质基复合吸波材料

将生物质基吸波材料与其他损耗介质复合是优化吸波性能最直接有效的方法,目前多数研究都重点关注复合型生物质基吸波材料的进展。本文重点分析了不同类型损耗介质与生物质基材料复合的吸波性能表现和电磁损耗机制。同时基于核心吸波指标对比,重点分析了复合吸波材料吸波机理、优势和问题。

本综述以3D porous biomass-derived carbon materialsbiomass sources, controllable transformation and microwave absorption application为题发表于Green Chemistry2022, 10.1039/D1GC02566J)。共同第一作者为西南交通大学材料科学与工程学院2019级硕士研究生李天2020级硕士研究生支丹丹通讯作者为西南交通大学材料科学与工程学院孟凡彬副教授。本研究工作得到了国家自然科学基金No.51903213No. 5217130190、中央引导地方科技发展资金(No. 2021Szvup124)、中央高校基础研究经费(No. 2682021GF004)及国防项目等项目的资助与支持。

 

论文链接:

https://doi.org/10.1039/D1GC02566J

 

作者简介:

 

李天,西南交通大学材料学院2019级硕士研究生,主要从事先进宽频吸波材料的研究,累计发表SCI一区论文10篇,以第一/共同第一作者在Nano Res.Chem. Eng. J.Green Chem.等期刊发表论文5篇。曾获国家奖学金,西南交大一等奖学金,优秀研究生标兵及优秀学生干部等荣誉。

 

支丹丹,西南交通大学材料学院2020级硕士研究生,主要从事多壳层石墨烯气凝胶微球吸波材料的研究,以第一/共同第一作者在Chem.Eng.J., Green. Chem., Compos. B. Eng.期刊发表论文3篇。曾获国家奖学金,西南交大一等奖学金,三好学生等荣誉。

 

孟凡彬,西南交通大学材料学院副教授,高分子系主任兼党支部书记,西南交通大学“雏鹰学者”。主要从事先进电磁防护材料设计、制备及应用和相关电磁学机理方面的研究;以第一/通讯作者在Adv. Sci.Chem. Eng. J.Green Chem.Carbon等期刊发表SCI论文46篇(引用 2810次,H指数30);主持国家自然科学基金、军委科技委、装备发展部等纵横向项目20余项。