多级结构石墨烯基复合吸波材料的构筑及性能增强机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21776053
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0814.产品工程与材料化工
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

It is widely accepted that electromagnetic waves absorption is an effective way to regulate electromagentic pollution, alleviate electromagentic interference, and reinforce stealth technology. To satisfy the high demands for the oncoming generation of microwave absorbers in powerful absorption, wide frequency bandwidth, and lightweight, this project puts forward an idea on constructing novel grahene-based composites with complex interior structure that can facilitate multiple reflections or scaterrings of incident electromagnetic waves, so that more electromagnetic loss patterns can be introduced and enhanced microwave absorption performance can be achieved. The effects of structure, composition, and compounding style will be systematically investigated, and then the optimum composites with improved electromagnetic properties can be achieved by manipulating the assemblies of secondary component and graphene matrix. The resulted lightweight graphene-based composites will have matched permittivity and permeability, excellent frequency response, and highly effective microwave absorption in the frequency range of 2-18 GHz. With the assistance of computational chemistry and transmission model of electromagnetic waves, the microwave absorbing mechanisms and the inherent structure-function relationships of these graphene-based composites will be proposed according to the comprehensive analysis on their electromagnetic parameters. At the same time of basic research, we will do our best to develop some high-performance graphene-based microwave absorbers that can be scaled up and have wide application prospects in the fields of radar stealth and electromagnetic protection.
电磁波吸收是缓解电磁污染、控制电磁干扰、强化军事隐身技术的有效途径之一。针对吸波材料高效、宽频、轻质化的发展趋势,本项目提出基于石墨烯基复合材料开展微结构设计的研究思想,通过功能导向结构设计,丰富入射电磁波的损耗机制,从而实现吸波性能的显著增强。系统研究结构组成、复合方式等因素对石墨烯基复合材料电磁性能和吸波性能的影响,从微观尺度调控次级组分和石墨烯基体的组装过程,实现主客体材料微结构的合理构筑,优化复合材料的电磁性能,旨在获得2-18GHz宽频范围内具有强吸收、宽响应的新型轻质复合吸波材料。通过对复合材料电磁性能的全面分析,并结合计算化学手段及电磁波的传输理论和模型,探究“构效关系”的内在规律。在基础性研究的同时,力争通过优化设计探寻出可量化的、有强应用目标及前景的轻质石墨烯基复合吸波材料,达到实现雷达吸收或民用电磁防护的目的。

结项摘要

电磁波吸收是缓解电磁污染、控制电磁干扰、强化军事隐身技术的有效途径之一。针对吸波材料高效、宽频、轻质化的发展趋势,本项目提出基于石墨烯基复合材料和碳材料开展微结构设计的研究思想,通过功能导向结构设计引入次级组份,丰富入射电磁波的损耗机制,系统研究结构组成、复合方式等因素对石墨烯基复合材料和碳材料电磁性能和吸波性能的影响,从微观尺度调控次级组分和基体的组装过程,实现主客体材料微结构的合理构筑,优化复合材料的电磁性能。项目设计合成的PPy/rGO复合材料、三维泡沫状石墨烯类似物、中空多孔碳微米立方体、多腔体型碳微球、多孔碳纳米粒子/碳纳米管复合材料均表现出优异的电磁波吸收性能。其中PPy/rGO复合材料依托于良好的阻抗匹配和损耗特性,有效调节了不同频段的吸波性能;三维泡沫状石墨烯类似物复合了磁损耗和介电损耗,特殊的微观结构所构建起导电网络和多重反射有利于提升电磁波吸收性能;中空多孔碳微米立方体和多腔体型碳微球结合了空心微结构和分级结构的优势,通过强化电磁波的多重反射效应,有效促进了电磁波的吸收,提升了吸波性能;通过在碳纳米管上引入多孔碳纳米粒子,能有效调控介电常数,丰富损耗机制,得到可调谐的吸波性能。本项目中石墨烯基复合材料和多种微结构碳材料的成功设计合成,深入探究了结构组成、复合方式对电磁波吸收性能的影响机制和调节作用,验证了多重反射吸收的特殊作用,为高效石墨烯基和碳基吸波材料的研制提供一定的科学依据,以期有效控制电磁污染,同时有助于提升我国在军事隐身领域的国际竞争实力。在本项目的资助下,在国际知名期刊共计发表了26篇论文,培养了4名博士研究生和6名硕士研究生。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Phenolic resin reinforcement: A new strategy for hollow NiCo@C microboxes against electromagnetic pollution
酚醛树脂增强:中空NiCo@C微盒抗电磁污染的新策略
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2020.10.070
  • 发表时间:
    2021-02-16
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Cui, Liru;Wang, Yahui;Du, Yunchen
  • 通讯作者:
    Du, Yunchen
Prussian Blue Microcrystals with Morphology Evolution as a High-Performance Photo-Fenton Catalyst for Degradation of Organic Pollutants
具有形态演化的普鲁士蓝微晶作为高性能光芬顿催化剂用于降解有机污染物
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b14987
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wang Na;Ma Wenjie;Du Yunchen;Ren Ziqiu;Han Binhua;Zhang Leijiang;Sun Bojing;Xu Ping;Han Xijiang
  • 通讯作者:
    Han Xijiang
Composition Optimization and Microstructure Design in MOFs-Derived Magnetic Carbon-Based Microwave Absorbers: A Review.
MOF 衍生的磁性碳基微波吸波材料的成分优化和微观结构设计:综述
  • DOI:
    10.1007/s40820-021-00734-z
  • 发表时间:
    2021-10-11
  • 期刊:
    Nano-micro letters
  • 影响因子:
    26.6
  • 作者:
    Zhao H;Wang F;Cui L;Xu X;Han X;Du Y
  • 通讯作者:
    Du Y
Anchoring porous carbon nanoparticles on carbon nanotubes as a high-performance composite with a unique core-sheath structure for electromagnetic pollution precaution
将多孔碳纳米粒子锚定在碳纳米管上,作为具有独特核鞘结构的高性能复合材料,用于预防电磁污染
  • DOI:
    10.1039/d1ta06147j
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Zhao Honghong;Xu Xianzhu;Fan Dingge;Xu Ping;Wang Fengyuan;Cui Liru;Han Xijiang;Du Yunchen
  • 通讯作者:
    Du Yunchen
A review of recent advancements in Ni-related materials used for microwave absorption
微波吸收用镍相关材料的最新进展综述
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ac196d
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Pan;Liu Dawei;Cui Liru;Hu Bo;Han Xijiang;Du Yunchen
  • 通讯作者:
    Du Yunchen

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其他文献

TiO_2/石墨烯复合材料的水热法合成与光催化性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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span style=background-color:#f8f8f8;color:#333333;Low-Temperature Synthesis of Au/Polyaniline Nanocomposites: Toward Controlled Size, Morphology, and Size Dispersity/span
Au/聚苯胺纳米复合材料的低温合成:控制尺寸、形态和尺寸分散性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    韩喜江
电池用纳米Ni(OH)2的制备及应用研究进展
  • DOI:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张慧姣
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    马咏丽
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩喜江;张慧姣;徐崇泉;周德瑞;谢小美
  • 通讯作者:
    谢小美

其他文献

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韩喜江的其他基金

三维碳气凝胶复合材料的可控构筑与宽频电磁吸收性能
  • 批准号:
    52373262
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抗EMI用纳米铁磁性材料/聚合物复合多层膜及其吸波机理
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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