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  近期，西南交通大學材料科學與工程學院孟凡彬“電磁功能材料”團隊在綠色可持續(xù)發(fā)展領域國際頂級期刊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，重點從生物質來源、制備方法、性能調控因素和復合吸波材料等方面總結現(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、材料結構和復合類型的性能表現(xiàn)和優(yōu)劣勢，并在此基礎上提出關于生物源三維多孔碳基吸波材料的研究展望。

1、前言

  生物質材料廣泛來源于植物、動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，難以彰顯其價值。將生物質材料高值化利用，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展理念，具有十分重要的意義。目前，生物質源吸波材料日益成為研究者關注的熱點，相關學術報道層出不窮。

2、生物質來源

  天然生物質材料有著各種各樣神奇的微觀形貌，這些獨特的結構能夠對電磁波產生一定響應行為，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、果實和花朵均可作為吸波材料來源。此外，動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道。

3、生物質基多孔材料制備方法

  生物質材料本身電磁特性較差，難以直接應用于微波吸收，需要對其進行進一步處理。目前生物質吸波材料制備方法可主要歸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。生物質中纖維素及木質素等被高溫碳化并且其上過量官能團被氣化，調節(jié)平衡了材料電磁參數(shù)。活化法包括物理活化和化學活化，這一方法能夠有效增加多級孔結構，適用于本身無明細多孔結構的生物質材料。

4、影響生物質基材料吸波性能的關鍵因素及其內在聯(lián)系

  本綜述從材料制備工藝—形貌結構—電磁特性的角度，著重分析了現(xiàn)有生物質基多孔材料的吸波性能調控因素。闡明了包括還原條件、微觀形貌和多孔結構在內各因素對于材料電磁響應行為的作用機制、調控方法、調控原則和優(yōu)缺點等關鍵內容，并以表格形式總結歸納。生物質材料多種多樣，凝練出生物質基吸波材料設計和調控的一般性原理能夠促進該領域進步與發(fā)展。

5、基于損耗介質類型劃分的生物質基復合吸波材料

  將生物質基吸波材料與其他損耗介質復合是優(yōu)化吸波性能最直接有效的方法，目前多數(shù)研究都重點關注復合型生物質基吸波材料的進展。本文重點分析了不同類型損耗介質與生物質基材料復合的吸波性能表現(xiàn)和電磁損耗機制。同時基于核心吸波指標對比，重點分析了復合吸波材料吸波機理、優(yōu)勢和問題。

  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材料科學與工程學院2019級碩士研究生李天和2020級碩士研究生支丹丹，通訊作者為西南交通大學材料科學與工程學院孟凡彬副教授。本研究工作得到了國家自然科學基金（No.51903213和No. 5217130190）、中央引導地方科技發(fā)展資金（No. 2021Szvup124）、中央高校基礎研究經(jīng)費（No. 2682021GF004）及國防項目等項目的資助與支持。

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

作者簡介：

  李天，西南交通大學材料學院2019級碩士研究生，主要從事先進寬頻吸波材料的研究，累計發(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。曾獲國家獎學金，西南交大一等獎學金，優(yōu)秀研究生標兵及優(yōu)秀學生干部等榮譽。

  支丹丹，西南交通大學材料學院2020級碩士研究生，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。曾獲國家獎學金，西南交大一等獎學金，三好學生等榮譽。

  孟凡彬，西南交通大學材料學院副教授，高分子系主任兼黨支部書記，西南交通大學“雛鷹學者”。主要從事先進電磁防護材料設計、制備及應用和相關電磁學機理方面的研究；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）；主持國家自然科學基金、軍委科技委、裝備發(fā)展部等縱橫向項目20余項。