电磁辐射“克星”来了

“要使材料同时拥有精良的屏蔽和高效的电磁接管性能，实现绿色屏蔽是非常困难的，由于材料的接管和反射之间存在相反的依赖关系。
”北京理工大学教授曹茂盛在接管《中国科学报》采访时表示。

为理解决这一难题，曹茂盛团队研发出一种新型多孔纳米纤维，能兼顾电磁接管和屏蔽性能。
“这意味着材料自身的本征衰减性能很强，能够同时实现电磁接管和屏蔽的事情状态，对5G智能时期的通信及国防高技能领域的多功能器件研发有主要浸染。
”

该成果近日揭橥于《纳微快报》。

“鱼和熊掌可以兼得”

在超长间隔能量传输、军事隐身、电气设备抗滋扰等方面，电磁功能材料发挥着重要浸染。
近几十年来，呈现出许多有代价的吸波材料，如碳材料、金属基材料、聚合物等。

“传统电磁屏蔽材料，紧张通过金属导电材料提高屏蔽效能，电磁波无法穿透材料，进而通过反射的办法进入环境，但强烈的二次反射可能会对其他‘邻居’造成影响。
”曹茂盛对说。

为了肃清电磁辐射对环境的影响，打造环境友好型屏蔽材料，2010年，曹茂盛开始带领团队以碳纤维为研究工具，研发兼备高效电磁接管和电磁屏蔽的材料，即绿色电磁屏蔽材料。

“由于接管和反射之间的竞争效应，电磁屏蔽材料的反射越高，其接管能力就越弱，要找到电磁接管和屏蔽性能的平衡点十分困难。
”曹茂盛说。

当时，国内外对绿色屏蔽材料的研究并不多，但他知道，电磁特性与电子器件相结合是前辈电磁器件创新和打破的一定趋势。

经由多年探索，曹茂盛团队通过双模板方法剪裁了多孔钴酸镍纳米纤维构造，调控了极化和电荷传输特性，得到了兼备电磁接管和屏蔽性能的钴酸镍纳米纤维。
“这是一种精良的绿色屏蔽材料”。

“这种多孔纳米构造是由空心或多腔纳米球组装而成的纤维构造，表面粗糙不平，内部具有许多孔洞。
粗糙的表面提高了多重反射和散射的概率，多重孔洞则降落了材料有效密度。
”论文第一作者、北京理工大学博士张敏见告《中国科学报》。

曹茂盛指出，多孔纳米构造具有轻质、高比表面、电子传输通道丰富等特色，在催化、超级电容器、电磁衰减等领域，特殊是电磁性能方面具有很大潜力，透彻理解其成长机理有助于调控材料性能，对促进电磁功能材料的创新具有主要意义。

源于大自然的灵感

让材料兼顾高效电磁接管和屏蔽的关键在于纳米构造，而曹茂盛团队已经对纳米构造进行了上千次的材料实验，但都没有取得空想效果。

雷达波一旦进入森林就会失落效，这些自然征象溘然点醒了曹茂盛：“原来生物界就有最好的吸波屏蔽材料构造！
”

为此，他带领团队开始对自然界的屏蔽材料构造进行研究，并借助仿生学和生态学事理进行了大量考试测验，研究了工艺条件对材料构造和描述的影响，据此剪裁材料的空间维度，构筑三维导电网络。
通过比对剖析，终极得到了具有绿色屏蔽功能的钴酸镍纳米纤维，探明了电磁接管和电磁屏蔽的事情状态及平衡机制。

曹茂盛认为，科研的灵感离不开长期的积累和不间断的探索，同时还要开展交叉学科的创新研究。

然而新事物从产生到被接管并非易事，最初有关绿色屏蔽材料文章的揭橥可谓一波三折。
“根本研究的创新，不仅仅是揭橥文章，更主要的是每篇论文可以给同行带来若何的不雅观点和启示，也便是常说的新材料、新构造、新机制、新规律。
”曹茂盛说。

论文共同第一作者、北京理工大学博士韩陈指出，目前，多孔纳米纤维的绿色屏蔽性能还有进一步优化的潜力，接下来，他们还要进一步开拓新的精确剪裁策略以提高材料的有效接管，并找到平衡接管和反射的最佳电导率，这也是未来的寻衅。

享受科研过程

10年前，在曹茂盛团队刚开始对绿色屏蔽材料进行研究时，国内外鲜有此方面的宣布。
在这条未知的道路上“摸着石头过河”，他从未感到过呆板或茫然，而是十分享受。

“实际上，我们还有很多其他方面的研究，绿色屏蔽材料并非主沙场，但具有很主要的意义，而科学问题具有很多共通之处，这一研究成果凝集了许多届师生共同的力量。
”曹茂盛见告。

对付绿色屏蔽材料的运用前景，曹茂盛非常有信心。
“具有绿色屏蔽性能的多孔材料将在电磁接管和屏蔽领域发挥主要浸染，特殊是在电磁辐射防护用具、无线电磁传感器件方面具有一定的市场前景。
”

对付这种新型屏蔽材料的市场竞争力，曹茂盛也有自己的设想。
“虽然前期投入了较高的科研本钱，但原材料的本钱并不高，未来如果将产品搭载于具有高附加值的前辈制造成果上，产品的价格将具有很大上风。
”

“目前该研究成果还处于实验室阶段，要走向家当化还有一段路程。
一方面，要进一步探索材料合成制备的细节，确立产品的评价标准；另一方面要降落材料生产本钱，完善制造工艺，实现绿色屏蔽材料家当化。
”曹茂盛表示。
田瑞颖

来源： 《中国科学报》