①课题来源与背景； 本项目于2019年7月由黑龙江省科技厅下达，课题背景是：目前吸波材料按其吸收原理主要分为介电损耗型和磁损耗型，具有单一损耗机理的吸波材料通常难以满足新型吸波材料"薄、轻、宽、强"的设计要求，研究新型介电损耗与磁损耗复合型吸波材料是目前吸波材料领域最重要的发展趋势。碳基磁性金属复合材料以其优异的性能成为目前吸波材料领域最重要的发展趋势及研究热点。但材料制备过程中容易发生堆积和聚集现象，磁性组分分布不均匀，不利于材料界面极化，易出现吸波盲区。基于动、植物的生物衍生碳材料，因具有形貌结构规整、大比表面积、孔隙结构，具有大量含氧官能团、来源丰富、环境友好等优点，受到越来越多学者的关注。但主要用于超级电容器、锂离子电池和生物传感器等领域。目前，在电磁波吸收材料领域相关研究报道较少。 ②研究目的与意义； 本项目以生物质为原料，通过高温碳化制备生物衍生碳材料，然后以制得的碳材料为载体，利用γ-射线辐射还原法，在常温、常压下与通过高能γ-射线产生的溶剂化电子还原金属离子，使新生金属原子在碳材料的表面成核、生长，得到生物衍生碳基磁性金属复合材料，对拓宽辐射法制备功能材料和复合材料的应用领域具有重要的理论和现实意义，特别是在民用电磁环境和军事隐身材料领域具有重要战略意义。 ③主要论点与论据； 生物质碳材料表面存在大量含氧功能基团，可对磁性材料进行修饰，利于磁性金属在碳材料表面结合，磁性组分均匀分布，优化材料的阻抗匹配特性，增强对入射电磁波损耗能力。纳米磁性金属是吸波材料的磁损耗部分的理想材料，其小尺寸效应及隧道效应，能够引起周期边界条件的破坏，使之声、光、电、磁及热力学特性发生显著变化。通过设计不同的实验参数使纳米金属在不同生物质碳载体下稳定生长，形成粒径小、结构稳定的多孔生物质碳/磁性金属复合材料，其相关机理是本项目拟解决的关键科学问题。根据电磁参数及阻抗匹配原理，设计合成在1-18 GHz频率范围内具有高效吸波性能的复合材料，并从不同的损耗机理研究材料的电磁波吸收规律，为高性能吸波材料的研究提供科学依据和实验指导。 ④创见与创新； 本项目的创新之处是利用高能辐射法精准设计调控多孔生物质碳(PC)与磁性过渡金属复合，发挥PC的孔隙界面效应、极化效应特性，并利用高能辐射法实现对复合材料的阻抗匹配特性精准调控。高能辐射法合成的复合材料纯度高、介电常数与磁导率可调，赋予材料更好的微波电磁参量响应特性，优化并提高材料吸波性能，同时反应工艺简单、可以大规模制备。 ⑤社会经济效益，存在的问题； 社会经效益：本项目以生物质为原料，通过高温碳化结合高能辐射场，制备多孔生物质碳/镍复合材料，常温、常压下即可反应，工艺技术简单，可实现后期产业化生产，另外利用生物质废弃物原料制备生物质碳材料不仅避免了污染环境还可生成新的能源，也是一种废物资源化的良好途径。作为农业和森林大省的黑龙江省，秸秆和松塔等生物质产量大、分布广，积极推动秸秆和松塔等生物质在吸波领域的研究，可实现我省生物质的资源化利用，是建设生态农业的需要，更是发展可持续农业的必经之路。 存在的问题：不同孔结构的材料所具有的结构与性能的构效关系还有待深入研究。因此接下来的研究工作设想可以从不同孔结构对吸波性能的影响机理着手，分别对比微孔、介孔、大孔、分级多孔结构对碳材料的吸波性能的影响，阐明孔结构对吸波作用的机理，为以后制备多孔结构碳材料提供理论指导。 ⑥历年获奖情况； 无。

黑龙江省原子能研究院

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