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  近期，西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院孟凡彬“電磁功能材料”團(tuán)隊(duì)在綠色可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域國際頂級(jí)期刊Green Chemistry上發(fā)表了題為“3D porous biomass-derived carbon materials：biomass sources, controllable transformation and microwave absorption application”的綜述文章，重點(diǎn)從生物質(zhì)來源、制備方法、性能調(diào)控因素和復(fù)合吸波材料等方面總結(jié)現(xiàn)有生物源多孔吸波材料發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)凝練了各類制備方法、材料結(jié)構(gòu)和復(fù)合類型的性能表現(xiàn)和優(yōu)劣勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上提出關(guān)于生物源三維多孔碳基吸波材料的研究展望。

1、前言

  生物質(zhì)材料廣泛來源于植物、動(dòng)物及藻類等天然材料中，這些材料往往被焚燒掩埋等低值化處理，難以彰顯其價(jià)值。將生物質(zhì)材料高值化利用，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展理念，具有十分重要的意義。目前，生物質(zhì)源吸波材料日益成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)，相關(guān)學(xué)術(shù)報(bào)道層出不窮。

2、生物質(zhì)來源

  天然生物質(zhì)材料有著各種各樣神奇的微觀形貌，這些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)能夠?qū)﹄姶挪óa(chǎn)生一定響應(yīng)行為，從而使其具有優(yōu)異的微波吸收能力。其中使用最為廣泛的是植物源吸波材料。植物的根莖、枝葉、果實(shí)和花朵均可作為吸波材料來源。此外，動(dòng)物源材料和人類生活廢物物也可作為吸波材料的來源，而微生物源吸波材料卻鮮少報(bào)道。

3、生物質(zhì)基多孔材料制備方法

  生物質(zhì)材料本身電磁特性較差，難以直接應(yīng)用于微波吸收，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理。目前生物質(zhì)吸波材料制備方法可主要?dú)w納為熱解法和活化法等兩種方法。熱解法主要包括直接碳化、水熱法和微波熱解法等三種。生物質(zhì)中纖維素及木質(zhì)素等被高溫碳化并且其上過量官能團(tuán)被氣化，調(diào)節(jié)平衡了材料電磁參數(shù)�；罨òㄎ锢砘罨突瘜W(xué)活化，這一方法能夠有效增加多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，適用于本身無明細(xì)多孔結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)材料。

4、影響生物質(zhì)基材料吸波性能的關(guān)鍵因素及其內(nèi)在聯(lián)系

  本綜述從材料制備工藝—形貌結(jié)構(gòu)—電磁特性的角度，著重分析了現(xiàn)有生物質(zhì)基多孔材料的吸波性能調(diào)控因素。闡明了包括還原條件、微觀形貌和多孔結(jié)構(gòu)在內(nèi)各因素對(duì)于材料電磁響應(yīng)行為的作用機(jī)制、調(diào)控方法、調(diào)控原則和優(yōu)缺點(diǎn)等關(guān)鍵內(nèi)容，并以表格形式總結(jié)歸納。生物質(zhì)材料多種多樣，凝練出生物質(zhì)基吸波材料設(shè)計(jì)和調(diào)控的一般性原理能夠促進(jìn)該領(lǐng)域進(jìn)步與發(fā)展。

5、基于損耗介質(zhì)類型劃分的生物質(zhì)基復(fù)合吸波材料

  將生物質(zhì)基吸波材料與其他損耗介質(zhì)復(fù)合是優(yōu)化吸波性能最直接有效的方法，目前多數(shù)研究都重點(diǎn)關(guān)注復(fù)合型生物質(zhì)基吸波材料的進(jìn)展。本文重點(diǎn)分析了不同類型損耗介質(zhì)與生物質(zhì)基材料復(fù)合的吸波性能表現(xiàn)和電磁損耗機(jī)制。同時(shí)基于核心吸波指標(biāo)對(duì)比，重點(diǎn)分析了復(fù)合吸波材料吸波機(jī)理、優(yōu)勢(shì)和問題。

  本綜述以“3D porous biomass-derived carbon materials：biomass sources, controllable transformation and microwave absorption application” 為題發(fā)表于Green Chemistry（2022, 10.1039/D1GC02566J）。共同第一作者為西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2019級(jí)碩士研究生李天和2020級(jí)碩士研究生支丹丹，通訊作者為西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院孟凡彬副教授。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（No.51903213和No. 5217130190）、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金（No. 2021Szvup124）、中央高校基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)（No. 2682021GF004）及國防項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助與支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D1GC02566J

作者簡(jiǎn)介：

  李天，西南交通大學(xué)材料學(xué)院2019級(jí)碩士研究生，主要從事先進(jìn)寬頻吸波材料的研究，累計(jì)發(fā)表SCI一區(qū)論文10篇，以第一/共同第一作者在Nano Res.，Chem. Eng. J.，Green Chem.等期刊發(fā)表論文5篇。曾獲國家獎(jiǎng)學(xué)金，西南交大一等獎(jiǎng)學(xué)金，優(yōu)秀研究生標(biāo)兵及優(yōu)秀學(xué)生干部等榮譽(yù)。

  支丹丹，西南交通大學(xué)材料學(xué)院2020級(jí)碩士研究生，主要從事多殼層石墨烯氣凝膠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.期刊發(fā)表論文3篇。曾獲國家獎(jiǎng)學(xué)金，西南交大一等獎(jiǎng)學(xué)金，三好學(xué)生等榮譽(yù)。

  孟凡彬，西南交通大學(xué)材料學(xué)院副教授，高分子系主任兼黨支部書記，西南交通大學(xué)“雛鷹學(xué)者”。主要從事先進(jìn)電磁防護(hù)材料設(shè)計(jì)、制備及應(yīng)用和相關(guān)電磁學(xué)機(jī)理方面的研究；以第一/通訊作者在Adv. Sci.，Chem. Eng. J.，Green Chem.，Carbon等期刊發(fā)表SCI論文46篇（引用 2810次，H指數(shù)30）；主持國家自然科學(xué)基金、軍委科技委、裝備發(fā)展部等縱橫向項(xiàng)目20余項(xiàng)。