随着5G通信、军事隐身技术及精密电子设备的快速发展,电磁波吸收材料在抗干扰和隐身领域的重要性日益凸显。然而,在潮湿、富微生物环境中(如医疗植入设备、海洋装备),微生物代谢产物会腐蚀吸收体结构,导致其电磁性能逐渐退化。传统材料难以兼顾高效吸波与长效抗菌性能,成为制约其实际应用的瓶颈。
物理系科研团队以甘蔗为生物质前驱体,经脱糖、冷冻干燥及碳化处理得到薄壁大孔生物碳,其独特的蜂窝状结构可通过多重散射效应延长电磁波传播路径。进一步经过溶剂热法与煅烧工艺,通过巧妙的组分设计与结构调控,将Ce-UIO-66衍生的CeO₂与Fe3+掺杂生成的Fe3O4纳米颗粒嵌入碳基骨架,构建了一种基于甘蔗生物碳的CMF系列电磁波吸收复合材料。通过调控材料中磁介电平衡和氧空位特性实现多功能集成,在20wt.%低填充率下,不仅达到了-60.60 dB的强微波吸收性能与6.41 GHz的超宽有效吸收带宽,更具备对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌高达91.60%和82.70%的抗菌效率。此外,RCS数值模拟结果证实了该材料在±60°入射角范围内均能有效降低目标的电磁信号特征,最大RCS衰减达-57.15 dB·m²,展现出优异的实际适用性,为复杂微生物环境下的电磁防护材料应用提供了全新解决方案。
近日,相关研究成果以《Modulation of magnetodielectric equilibrium in porous biochar embedded with MOF-derived CeO₂/Fe₃O₄ for excellent electromagnetic absorption and anti-microbial properties》为题,发表于国际权威期刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》(中科院一区TOP,IF=21.8),22级生物资源化学硕士张友燕为第一作者,生命科学院钟小忠和理学院殷鹏飞为共同通讯作者。论文得到了四川农业大学学科建设双支计划自由探索专项(No.2024ZYTS028)的支持。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-025-01444-5