近日，深圳北理莫斯科大学材料科学系副教授程俊业领携的纳米功能材料与器件科研团队，分别在材料顶级期刊《Advanced Functional Materials》《Nano-Micro Letters》《Nano Research Energy》上发表重要研究成果，程俊业为通讯作者。
01
在题为“Cross-Scale Synergistic Manipulation of Dielectric Genes in Polymetallic Sulfides from Micropolarization to Macroconductance Toward Wide-Band Microwave Absorption”（DOI: 10.1002/adfm.202405643）研究中，科研团队报道了一种采用跨尺度协同调控操纵多金属硫化物（PMS）介电基因进而调控其电磁波吸收性能的研究性成果。首先，通过在原子尺度上引入电负性较低的Ti原子来调节PMS内部的偶极子极化。其次，通过调节金属元素的种类和数量，分别制备了具有均匀结构的高熵多金属硫化物（HES） (M7S8相)和具有非均相异质界面的低熵多金属硫化物（LES） (MS/M3S4界面)，异质界面的引入显著地增强了LES内部界面极化。第三，在宏观层面通过添加不同含量的乙炔黑(ACET)调节了PMS内部的传导损耗，优化宏观电导。在所获得的样品中，添加10 wt.% ACET的含有Ti原子的LES(Ti-LES)在厚度2.01 mm处的RL值为- 55.49 dB，有效吸收带宽最大可达6.73 GHz（11.10-17.83 GHz），而添加17.5 wt.% ACET的含有Ti原子的HES (Ti-HES)在4.8 GHz低频处的RL值为- 37.2 dB。因此，本研究为开发具有宽频带（EAB）和可调吸收频率的新型高效吸波材料提供了新的途径，更重要的是阐明了吸波材料中多种损耗机制的协同效应。
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在题为“Spontaneous Orientation Polarization of Anisotropic Equivalent Dipoles Harnessed by Entropy Engineering for Ultr-Thin Electromagnetic Wave Absorber”（DOI:10.1007/s40820-024-01507-0）的研究工作中，研究团队通过碳热冲击方法合成了碳支架/纳米尺度高熵合金（HEAs）电磁响应复合材料，以实现导电和介电特性的协同竞争工程。研究揭示了HEAs中电子迁移模式受到元素电负性、价电子配置和元素摩尔比例的影响，这些因素决定了等效偶极子的稳态和效率。受到皮肤效应的启发，采用碳化纤维素纸（CCP）作为碳支架，改进了碳热冲击方法，以保留碳化纤维素纤维（CCF）中的含氧功能团（O·）。HEAs的成核和典型的壳-核结构CCF/HEAs异质界面的构建与O·引起的碳代谢密切相关。同时，可切换的富电子位点电子迁移模式促进了各向异性等效偶极子的取向极化。通过这种强化策略，制备出的CCP/HEAs复合物展现出在1.03mm的超薄匹配厚度下-51.35dB的高效电磁波吸收。研究通过将理论计算、实验表征和电磁仿真模拟技术相结合，阐明了基于CCP/HEAs电磁波吸收体系的电磁衰减机制，为电磁功能器件（如超宽带带通滤波器）的实际应用提供了理论基础和可行性策略。
03
在电化学储能领域，科研团队开发一种高离子和电子电导率并兼顾柔性的共聚物PEDOT-PDMS来提高NaLiFePO4F正极和Si负极循环稳定性。该聚合物不仅可以优化NaLiFePO4F正极材料稳定性，而且还改善了Si负极循环稳定性。理论计算和实验表明，该聚合物膜断裂时的杨氏模量为 1.17±0.10 MPa，PEDOT-PDMS分子链中的π-π共轭结构提供了电子转移途径，而Li离子则通过Si-O链段转移。原位透射电镜结果直接证实了PEDOT-PDMS提供了导电通路，缓冲了电极活性材料锂化引起的应力。该研究“Electron/ion-conductive and flexible dual-functional copolymer enabled by EDOT and h2PDMS for optimized Li-ion batteries”（DOI: 10.26599/NRE.2024.9120133）发表在材料能源顶刊《Nano Research Energy》上，第一作者为深北莫材料科学系高级讲师王静威，该研究工作也得到了香港城市大学陈国华院士团队的支持。
程俊业领携的纳米功能材料与器件团队是面向我国军事隐身、尖端装备、先进储能等领域对纳米功能材料与技术的重大需求，基于纳米功能材料与器件实验室、新型电池材料研发实验室的科研平台，围绕新型纳米功能材料与器件的开发和制备技术开展研究，重点研究新型电磁吸波材料与技术、高效电化学能源材料与器件等领域。
来源 | 材料科学系
