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青岛大学吴广磊教授&贾梓睿副教授：双金属硫化物的异质界面工程，增强极化损耗吸收电磁波
随着无线通信技术的飞速发展，电磁辐射已成为影响电子设备稳定性和人体健康的重要问题，开发兼具宽吸收带宽、高损耗能力和良好阻抗匹配的电磁波吸收材料成为行业迫切需求。传统单一成分吸波材料往往难以平衡阻抗匹配与损耗机制，限制了其实际应用。因此，开发能够同时优化阻抗匹配并整合多种损耗机制（如界面极化、偶极极化、传导损耗）的新型异质结构材料，成为一个主要的研究目标。
近日，青岛大学吴广磊教授和贾梓睿副教授团队在期刊《Nano Research》上，发表了最新研究成果“Heterointerface engineering of bimetallic sulfides for augmented polarization loss with electromagnetic wave absorption”。第一作者为青岛大学材料学院24级博士生牛瑞峰，通过静电纺丝和溶剂热工艺，构建了具有梯度电子结构的 CoS2/NiS2@HCNFs 复合材料，实现了过渡金属硫化物（TMS）中异质界面与硫空位的系统调控。研究的核心创新在于利用双金属异质结的能带偏移效应，诱导形成强内置电场（BIEF），驱动界面电荷梯度转移；同时，硫空位作为高频弛豫偶极子与内置电场耦合，显著增强Maxwell-Wagner-Sillars（MWS）界面极化。此外，中空碳纳米纤维（HCNFs）构建的三维导电网络与多散射结构，进一步优化了阻抗匹配和电磁波耗散路径，形成“界面极化-偶极极化-导电损耗”的协同作用机制。
展开剩余74%图1：MSF-y的合成路线图
制备过程采用溶剂热和静电纺丝技术，实现异质界面与硫空位的系统性调控。通过静电纺丝、热处理及模板刻蚀制备HCNFs，构建三维导电网络基底。采用水热法在HCNFs表面生长Co-ZIF、Ni-ZIF或CoNi-ZIF前驱体，形成Metal-ZIF@HCNFs复合材料；调控 ZIF 与硫代乙酰胺（TAA）的质量比（1:1、1:2、1:3）进行硫化处理，将前驱体转化为 CoS2@HCNFs、NiS2@HCNFs 或 CoS2/NiS2@HCNFs 双金属复合材料，最终得到系列 MSF-y 样品。该流程的关键创新在于通过硫化比例调控，实现对材料晶体结构、缺陷密度及异质界面特性的精准控制。
图2：MSF-1系列样品的形貌分析
通过 SEM 和 TEM 表征揭示了材料的独特形貌与微观结构。单金属样品呈现明显差异：CSF-1（CoS2@HCNFs）为致密颗粒团聚体，NSF-1（NiS2@HCNFs）形成多孔网络结构。双金属 CNSF-1 通过界面张力平衡自组装为分级纳米花结构，为电磁波散射提供良好拓扑基础。HRTEM 观察到 CNSF-1 中清晰的异质界面，观测到0.282 nm 和0.278 nm 的晶面间距分别与CoS2（200）晶面与 NiS2（200）晶面对应，同时存在晶格畸变与硫空位缺陷，为极化损耗提供结构支撑。这些微观特征协同构建了异质界面、缺陷和三维导电网络结构体系。
图3：性能测试与 RCS 仿真。
CNSF-1 样品在 2.4 mm 匹配厚度下最小反射损耗（RLmin）达 - 48.04 dB，2.6 mm 厚度下有效吸收带宽（EAB）拓展至 10.08 GHz，有效覆盖 X-Ku 波段（2-18 GHz），较单金属样品（CSF-1 EAB=6.24 GHz、NSF-1 EAB=5.36 GHz）性能提升 61%。为了进一步验证和优化 BIEF 的状态，研究团队后续使用了CST软件进行了雷达散射截面（RCS）仿真。RCS 仿真显示，CNSF-1 涂层在全测试频率下反射信号最弱，60° 斜入射时 RCS reduction 超过 15 dB・m-2，仅 15 wt% 的填料负载量满足轻质化的应用需求。
图4：DFT计算和机理示意图。
此外，静电势分布与差分电荷密度图显示，CoS2与NiS2异质界面存在固有电势差，形成强内置电场，为界面极化提供理论依据。机理图直观展现了复合材料的多元损耗路径，核心围绕“结构 - 极化 - 传导”协同作用。
论文链接：https://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2026.94908411
人物简介：
吴广磊，青岛大学材料科学与工程学院教授，博士研究生指导教师，山东省泰山学者青年专家，省优青。连续多年入选爱思唯尔2022-2024年“中国高被引学者”；连续多年入选全球顶尖前10万名科学家；连续多年入选世界排名前2%科学家（斯坦福大学）；现担任International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials期刊学科编辑和编委；担任SusMat青年编委、Nano-Micro Lett优秀青年编委、J Mater Sci Technol青年编委、Rare Metals青年编委和Nano Research优秀青年编委。担任中国复合材料学会导热复合材料专业委员会委员、中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专业委员会委员、山东硅酸盐学会第六届理事会电子陶瓷专家委员会常务委员。作为客座编辑在Int J Min Met Mater、J Mater Sci-Mater El、Nanomaterials和Mater Res Bull，组织多期电磁吸收领域专刊；担任国际期刊Adv Mater、Adv Funct Mater、Nat Commun等期刊特约审稿人。已主持包含国家自然科学基金面上/青年项目、泰山学者青年专家项目等科研项目多项；在获奖方面，分别以第2位次和第4位次获省级自然科学奖一等奖2项；现以第一或通讯作者发表高水平影响因子大于10以上的科研论文200多篇，SCI他引共计30000余次。担任国家自然科学基金面上/青年项目评审专家、国家自然科学基金重点项目评审专家、中国博士后基金面上/特助项目（含博新计划及后评估）评审专家、教育部海外博士后引才专项评审专家以及国家级高层次人才（长江/青拔）评审专家等。
热忱欢迎有物理、材料和化学等相关背景的研究生攻读博士研究生或者师资博士后或青年人才加入团队。
E-mail：wuguanglei@qdu.edu.cn
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