“要想讓材料同時具備優異的屏蔽和高效的電磁吸收性能 ， 實現綠色屏蔽是非常困難的 ， 因為材料的吸收和反射之間存在相反的依賴關系 。 ”北京理工大學教授曹在接受《中國科學報》采訪時說 。
為了解決這一問題 ， 曹的團隊開發了一種新型多孔納米纖維 ， 它可以兼顧電磁吸收和屏蔽性能 。 “這意味著材料本身的本征衰減性能非常強 ， 可以同時實現電磁吸收和屏蔽 ， 對5G智能時代通信和國防高科技領域多功能器件的研發具有重要作用 。 ”
該成果最近發表于《納微快報》 。
“你可以擁有你的蛋糕并吃掉它”
為了消除電磁輻射對環境的影響 ， 打造環保型屏蔽材料 ， 曹從2010年開始帶領團隊研發一種兼具高效電磁吸收和電磁屏蔽的材料 ， 即綠色電磁屏蔽材料 。
“由于吸收和反射之間的競爭作用 ， 電磁屏蔽材料的反射越高 ， 其吸收能力就越弱 。 很難找到電磁吸收和屏蔽性能的平衡 。 ”曹對說：
當時國內外對綠色屏蔽材料的研究還不多 ， 但他知道電磁特性與電子器件的結合是先進電磁器件創新突破的必然趨勢 。
經過多年探索 ， 曹團隊采用雙模板法切割多孔鈷酸鎳納米纖維結構 ， 控制極化和電荷傳輸特性 ， 從而獲得兼具電磁吸收和屏蔽性能的鈷酸鎳納米纖維 。 “這是一種優良的綠色屏蔽材料” 。
曹指出 ， 多孔納米結構具有質輕、比表面積高、電子傳輸通道豐富等特點 。 它們在催化、超級電容器、電磁衰減等領域 ， 特別是在電磁性能方面有著巨大的潛力 。 深入了解它們的生長機制有助于控制材料的性能 ， 對推動電磁功能材料的創新具有重要意義 。
受大自然的啟發
納米結構是兼顧材料高效電磁吸收和屏蔽的關鍵 。 曹的團隊已經對納米結構進行了數千次材料實驗 ， 但都沒有取得理想的結果 。
雷達一旦進入森林 ， 就會失效 。 這些自然現象一下子把曹驚醒了：“原來生物界有最好的吸波屏蔽材料結構！”
為此 ， 他帶領團隊研究自然界中屏蔽材料的結構 ， 借助仿生學和生態學原理做了大量嘗試 ， 研究了工藝條件對材料結構和形貌的影響 。 在此基礎上 ， 對材料的空間維度進行切割 ， 構建三維導電網絡 。 通過對比分析 ， 最終得到了具有綠色屏蔽功能的鈷酸鎳納米纖維 ， 驗證了電磁吸收和電磁屏蔽的工作狀態和平衡機理 。
曹認為 ， 科研的靈感離不開長期的積累和不斷的探索 ， 同時要進行跨學科的創新研究 。
然而 ， 新事物的產生和被接受并不容易 。 最初發表關于綠色屏蔽材料的文章可謂一波三折 。 “基礎研究的創新不僅僅是發表文章 ， 更重要的是每篇論文能給同行帶來什么觀點和啟發 ， 也就是常說的新材料、新結構、新機制、新規律 。 ”曹對說：
享受科研過程
【吃什么能消除輻射？輻射后吃什么東西好，科普！又！來！了！】曹對綠色屏蔽材料的應用前景非常有信心 。 “具有綠色屏蔽性能的多孔材料將在電磁吸收和屏蔽領域發揮重要作用 ， 特別是在電磁輻射防護用具和無線電磁傳感器方面 。 ”
對于這種新型屏蔽材料的市場競爭力 ， 曹也有自己的看法 。 “雖然高網格
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