电子信息技术促进了电子设备和军事装备系统的发展，也加剧了空间中的电磁污染。因此，在电子信息安全和军事雷达隐身领域，开发能够有效、可持续耗散电磁能量的吸波材料具有重要意义。三维大孔碳基泡沫由于其优异的电磁贡献和结构效应，一直被认为是高性能电磁波吸收材料的首选材料之一。然而，碳基泡沫吸波材料的制备工艺繁琐，并且引入的次级组分通常会存在颗粒尺寸大、分布不均等问题，不能充分发挥界面极化对电磁波的损耗。这些已然成为阻碍碳基泡沫吸波材料性能提高和实际应用的关键问题。
哈尔滨工业大学杜耘辰教授课题组报道了一种借助有机聚合物自发泡特性制备小尺寸Mo2C纳米颗粒装饰的三维碳泡沫材料（Mo2C/CF）的新方法。在研究过程中发现，NO3−和NH4+同时存在时，会在PVP软化过程中发生氧化还原反应，并释放出大量气体。处于熔融状态且含有Mo源的PVP被释放的气体吹塑成具有三维大孔结构的复合材料，随着温度逐渐升高分别被转化为碳骨架和小尺寸Mo2C纳米颗粒。更为重要的是，这种发泡方法不仅仅局限于Zn(NO3)2·6H2O和H24Mo7N6O24·4H2O，将钼盐替换成(NH4)6H2W12O40·XH2O和NH4VO3时均可得到具有三维大孔结构的碳基复合材料。将产物应用于电磁波吸收领域时，发现三维碳骨架极高的孔隙率不仅有助于提高吸收层的特征阻抗匹配，而且有利于导电网络的建立和吸收层内多重反射的增强，而小尺寸Mo2C纳米颗粒的均匀分布也在很大程度上巩固了界面极化。Mo2C/CF的最小反射损耗强度值可达-72.2 dB，在厚度为2.30 mm时，有效吸收带宽为6.7 GHz。此外，Mo2C/CF还具有良好的疏水性和强抗酸腐蚀性。本研究为制备三维大孔碳基泡沫材料提供了一种新的策略，相关成果发表在《Small Methods》期刊上。
图1.a）Mo2C/CF-x的制备流程图。b-d)Mo2C/CF-x的SEM图像。e)PVP/AM、PVP/ZN、PVP/AM/ZN的TG和DSC曲线。f，g)不同放大倍率TEM图像。h)Mo2C/CF-0.2的HRTEM图像。i)Mo2C/CF-x的孔径分布。j)Mo2C/CF-0.2在竹叶上的光学图像。
图2. Mo2C/CF-x的a)XRD图谱，b)拉曼光谱，c)TG曲线和d)XPS光谱。e)C 1s、f)O 1s、g)N 1s和h)Mo 3d的高分辨光谱。i)Mo2C/CF-x中的极化位点示意图。
图3. Mo2C/CF-x/wax的a)μr’和μr’’，b)��r’和c)��r’’曲线，d-f)3D和g-i)2D反射损耗图。j)已报道的Mo2C/C复合材料和Mo2C/CF-0.2的电磁吸收性能比较。
图4. a)Mo2C/CF-x中吸波机理示意图。b)Mo2C/CF-x/wax的三维雷达波散射信号。c)PEC和Mo2C/CF-x/wax的RCS模拟曲线。d)Mo2C/CF-x/wax在0°、20°、40°和60°扫描角度下与PEC板的RCS差值。e)Mo2C/CF-0.2的WCA测试照片。f)盐酸处理后的Mo2C/CF-0.2中Mo2C的含量。g)6.0 mol/LHCl处理后Mo2C/CF-0.2的电磁波吸收性能。
论文信息：
A Self-foaming Strategy to Construct Small Mo2C Nanoparticles Decorated 3D Carbon Foams as Superior Electromagnetic Wave Absorbing Materials with Strong Corrosion Resistance
Yonglei Liu, Minghui Zhang, Dawei Liu,* Lixue Gai, Yan Wang, Pan Wang, Xijiang Han, Yunchen Du*
Small Methods
DOI: 10.1002/smtd.202400734
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