随着无线通信和雷达探测系统的迅速发展，高效电磁波吸收器受到了广泛的关注，提高微波在高温和氧化条件下的衰减性能是电磁吸收材料的首要问题。碳化硅纳米线材料因其卓越的热稳定性和抗氧化性而展现出巨大的潜力。但相对较差的介电损耗限制了其作为高效吸收体的进一步应用。

对此，我院王丽熙教授团队使用层状多孔结构设计策略以及ZnO纳米晶体的复合来提高微波衰减能力。采用简单的双水解反应方法在碳化硅纳米线上生长出氧化锌纳米晶体，然后利用定向凝固工艺制备出三维层状结构的ZnO/SiC_nw气凝胶材料。ZnO/SiC_nw气凝胶在从室温到873 K的整个X波段都表现出有效的宽带衰减（大于90%），并且在室温到873 K的环境下以固定厚度3.59 mm覆盖74.3%的X波段，这对于实际应用至关重要。 此外，该材料的化学性质在高达1073 K的空气温度下保持不变。热导率约为0.056 W/m·K，密度为0.167 g/cm³。ZnO/SiC_nw气凝胶具有轻质、抗氧化、隔热以及极高的X波段吸收效率等特点，这些结果表明，所研制的ZnO/SiC_nw气凝胶是一种在恶劣环境下具有潜在应用前景的高性能电磁波吸收和隔热材料。论文的第一作者为王丽熙教授团队的金祝青硕士，论文题目为“Lightweight and thermally insulating ZnO/SiC_nwaerogel: A promising high temperature electromagnetic wave absorbing material with oxidation resistance”，发表于期刊《Chemical Engineering Journal》(论文期刊号：Chemical Engineering Journal498 (2024) 155110 IF=13.3)上，论文的通讯作者为南京工业大学材料与科学工程学院的朱海奎教授与王丽熙教授。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724066014?dgcid=coauthor

图文速递：

图1. (a) ZnO/SiC_nw气凝胶和SiC_nw气凝胶的导热性(b) ZnO/SiC_nw气凝胶的耐热性能(c) ZnO/SiC_nw气凝胶在290°C 的热板上30 min的红外图像(d) 5 min热稳定性测试和底部表面的红外热图像(e) ZnO/SiC_nw气凝胶的垂直燃烧测试。

结论：

综上所述，本文采用简单的水解反应在碳化硅纳米线上生长出氧化锌纳米晶体，然后采用定向凝固-热退火工艺制备出三维层状多孔ZnO/SiC_nw气凝胶材料。合成的ZnO/SiC_nw气凝胶具有丰富而稳定的多孔结构，并具有显著的多功能特性，包括超轻（∼0.167 g·cm^-3）、低导热系数（0.056 W·m^-1·K^-1）以及高达1073 K的成分稳定性。该材料在298 K - 873 K的温度范围内实现了X波段的电磁波吸收。在室温下，厚度为3.98 mm的材料实现了X波段的全覆盖，RL_min为-42.4 dB。即使在873 K，厚度为3.29 mm时，仍能覆盖整个X波段，RL_min为-40.2 dB。ZnO/SiC_nw气凝胶的化学稳定性和高温稳定性及其多功能特性表明，它们在恶劣环境下的实际电磁波吸收和隔热方面具有潜在的应用前景。