文章精选 | 燕山大学温福昇教授、牟从普教授和王博翀副教授研究团队：超宽频带微波吸收体和高性能压力传感器
随着电子设备的小型化和多功能化，宽频带微波吸收材料及其多功能性的研究获得了越来越多的关注。芳纶纳米纤维基气凝胶具有低密度、高孔隙率和优异的隔热性能，在催化、储能等领域有较多应用。
近日，燕山大学温福昇教授、牟从普教授和王博翀副教授研究团队在《矿物冶金与材料学报（英文）》发表了题为"Ultra-broadband microwave absorber and high-performance pressure sensor based on aramid nanofiber, polypyrrole and nickel porous aerogel"的研究论文，制备出轻量化的芳纶纳米纤维/聚吡咯/镍多孔气凝胶，展现出超宽频带微波吸收性能，同时拥有优异的隔热、阻燃和压力传感特性。
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文章信息
基于芳纶纳米纤维、聚吡咯和镍金属多孔气凝胶的超吸收带宽微波吸收体和高性能压力传感器（点击题目直达原文）
张乐怡，金洪玉，廖翰鑫，张饶，王博翀
Leyi Zhang, Hongyu Jin, Hanxin Liao, Rao Zhang, Bochong Wang, Jianyong Xiang, Congpu Mu, Kun Zhai, Tianyu Xue, and Fusheng Wen, Ultra-broadband microwave absorber and high-performance pressure sensor based on aramid nanofiber, polypyrrole and nickel porous aerogel, Int. J. Miner. Metall. Mater., 31(2024), No. 8, pp. 1912-1921.
https://doi.org/10.1007/s12613-023-2820-5
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文章亮点
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制备出轻量化芳纶纳米纤维/聚吡咯/镍多孔气凝胶，密度仅为9.35 mg·cm–3。02
该气凝胶吸波体在2.9 mm厚度下实现8.42 GHz的超宽频带有效吸收带宽，且最小反射损耗为 –48.7 dB。
03该气凝胶具有良好的隔热、阻燃和压缩回弹特性。
04该气凝胶压力灵敏度达到10.78 kPa–1，展现出优异的压力传感性能。
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内容
本文通过氧化聚合和冷冻干燥技术制备了芳纶纳米纤维与聚吡咯质量比为1:5 (AP15)的气凝胶，随后利用热蒸发在AP15气凝胶表面沉积磁性镍颗粒。由于气凝胶具有多孔结构，所以镍修饰的AP15气凝胶(APN)的密度仅为9.35 mg·cm−3。镍金属的引入不仅可以提高气凝胶对电磁波的磁损耗而且还可以实现阻抗匹配，从而增强气凝胶的微波吸收性能。APN气凝胶在厚度为2.9 mm时对电磁波可以实现−48.7 dB的最小反射损耗和8.42 GHz的超宽有效吸收带宽。优异的微波吸收性能来源于气凝胶的三维网状结构和阻抗匹配的协同作用。同时，由于芳纶纳米纤维作为骨架和三维网状结构的存在使APN气凝胶具有优异的压缩弹性、阻燃性和热绝缘性。APN气凝胶在最大应变为50%的500次循环后仍可以恢复到初始状态。作为压力传感器，APN气凝胶压力灵敏度可以达到10.78 kPa−1。总之，APN气凝胶具有优异的微波吸收性能和压力传感性能。
图文解析
图1 芳纶纳米纤维/聚吡咯/镍多孔气凝胶的微波吸收性能
图2 芳纶纳米纤维/聚吡咯/镍多孔气凝胶的隔热与阻燃性能
图3 芳纶纳米纤维/聚吡咯/镍多孔气凝胶的压力传感性能
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团队介绍
燕山大学温福昇教授、牟从普教授和王博翀副教授研究团队以电磁功能材料为研究方向，主要研究方向包括：（1）轻量化、宽频带微波吸收材料及其多功能应用；（2）高温吸波体的制备及机理研究；（3）高性能电磁屏蔽材料的研制与应用。研究团队承担了一系列科研任务，包括国家自然科学基金7项，新世纪优秀人才支持计划1项，河北省杰青基金1项，河北省优青基金2项，河北省自然科学基金重点项目1项，及多项河北省研究课题和企业合作课题；荣获河北省自然科学二等奖1项；发表SCI文章100余篇；获得授权专利3项。
供稿 | 王博翀
排版 | 许欢欢
编辑 | 陈佩仙
审核 | 黄冬华
《矿物冶金与材料学报（英文）》(InternationalJournal of Minerals, Metallurgy and Materials，IJMMM)是由教育部主管、北京科技大学主办、Springer Nature合作出版的英文学术期刊，1994年创刊，月刊。主要刊载矿物、冶金和材料领域的原创研究论文和特约综述等。被SCIE，EI，CAS，Scopus，ProQuest，OCLC，INSPEC等国际著名文摘或检索系统作为文献源期刊收录。入选中科院期刊分区二区。2023 JCR影响因子为5.6，在冶金与冶金工程学科和矿业工程与矿物加工学科位于Q1区, 在材料科学综合学科位于Q2区前列。2023 CiteScore为9.3，在金属与合金类、材料力学类、材料化学类等类别中均位于Q1区。入选《有色金属领域高质量科技期刊分级目录》T1级别；《冶金工程技术领域高质量科技期刊分级目录》T1级别。
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