玉米秸稈製成納米吸波材料 可有效應對電磁污染

◎本報記者 王健高 通訊員 孫竹媛

記者11月29日從青島大學獲悉，該校材料科學與工程學院以複合材料與工程專業2018級本科生齊廣雨為第一作者、解培濤副教授為通訊作者、劉春朝教授為共同通訊作者在《先進化合物和雜化材料》上發表論文稱，他們以具有多孔結構的玉米秸稈為原料，通過簡單的生物質轉化法制得一種超輕的納米吸波材料（Fe3C@Fe/C），該材料在超薄厚度（1.13毫米）下實現了優異的吸波性能。

眾所周知，各種電子設備的應用在給人們生活帶來方便的同時也帶來了大量的電磁污染，影響人們的健康和信息安全，而應對電磁污染的有效手段，就是發展電磁波吸收材料。但現階段許多電磁波吸收材料存在吸收帶寬窄、製備工藝複雜等問題。

要想材料具有高性能吸波性，其必須具有多級多孔微觀結構。齊廣雨在老家燒柴時，偶然發現秸稈比木材更容易燃燒，並看到未完全燃盡的秸稈呈蓬鬆的木炭狀，並推測玉米秸稈可能具有較好的多孔結構。

但在隨後開展的實驗中，無論選用玉米秸稈的任何部位作為前驅體，無論碳化温度調整到多少，最終獲得的材料吸波性能都不理想。齊廣雨查閲大量文獻後找到了原因：天然植物或者其遺態材料往往僅有電響應，磁響應較弱或難以實現，無法獲得良好的電-磁匹配。他調整了實驗方案，決定以玉米秸稈的多孔結構作為模板，加入磁性金屬納米顆粒進行改性。

基於此思路，團隊通過金屬鹽浸漬-碳熱還原工藝這一生物質轉化技術，製備出Fe3C@Fe/C納米複合吸波材料。“我們用秸稈製得的納米吸波材料，在1.13毫米超薄厚度下即可實現優異的吸波性能，有效吸收帶寬可達5.1吉赫茲。” 解培濤解釋説，此納米複合材料具有良好的阻抗匹配和較高的衰減特性，從而實現了優異的吸波性能，這主要得益於多孔微結構中多級界面的介電損耗與鐵納米顆粒磁損耗的協同作用。

“團隊所使用的金屬鹽浸漬-碳熱還原工藝不僅簡單、成本低，且可大規模生產，所製備的材料吸波性能穩定；還可以提高農業廢料的利用效率，減少秸稈焚燒帶來的環境污染。”解培濤説。