一维磁性铜基核壳纳米材料的表面-界面调控、导热-吸波协同增强机制与性能
批准号:
52073260
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
童国秀
依托单位:
学科分类:
新型复合与杂化材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
童国秀
中文摘要
针对当前导热吸波材料的导热和吸波性能相互牵制,难以满足5G器件对散热和电磁防护的高要求,本项目拟通过一维磁性铜基核壳纳米材料组成、结构、表面与界面的设计和调控来实现导热-吸波协同增强及导热吸波一体化材料体系。这是考虑到:一维(1D)金属-介质核壳结构、草莓状表面能产生强的等离子体共振增强电磁和微波吸收;控制材料表面-界面的形貌与组成可调节电磁参数,改善导热、匹配、吸收和耐电压性能;高热导率的金属和1D结构形成的导热网络能提高其导热性能。为此,开发两种合成1D核壳纳米材料的制备方法及表面-界面的调控技术;探明1D核壳纳米材料的表面-界面对热导率、电磁参数、微波吸收的影响规律;获得性能优异的1D磁性铜基核壳纳米材料;揭示导热-吸波协同增强机制;从而为进一步设计和制备“导热-吸波协同增强”的导热吸波一体化材料提供理论支撑。申请者丰富的研究积累和前期探索性研究为本项目的顺利完成提供了扎实的基础。
英文摘要
In view of the key scientific issue that the current heat-conducting and microwave-absorbing materials with mutually restrained properties are difficult to meet the high requirement of 5G communication electronic and electrical equipment for heat dissipation and electromagnetic protection, the design and regulation of the composition, structure, surface and interface of one-dimensional (1D) magnetic copper-based core-shell nano-materials (CSNMs) are proposed to realize the thermal conductivity-absorption synergistic enhancement and thermal conductivity-microwave absorption integrated material system. It is based on the following reasons: The 1D metal-dielectric core-shell structure and strawberry-shaped surface of nanomaterials can generate strong plasmon resonance that contributes to electromagnetic and microwave-absorbing enhancement; The morphology and composition of the surface-interface of 1D CSNMs can be controlled to adjust the electromagnetic parameters, improve the thermal conductivity and matching characteristics, and enhance the microwave-absorbing and voltage-resistant performance; The metals (Cu, Fe and Ni) with high heat conductivity and the heat-conducting network formed by 1D structure can improve its heat-conducting performance. In this project, we are going to (1) develop two preparation methods and a surface-interface regulation technique of Cu-based 1D CSNMs, (2) reveal the effects of the surface-interface morphology and composition of 1D CSNMs on thermal conductivity, electromagnetic parameters and microwave absorption, (3) produce superior 1D magnetic Cu-based CSNMs, (4) and elucidate the mechanisms of plasmon-enhanced electromagnetism and heat-conducting microwave-absorbing synergetic enhancement, thus providing theoretical support for the further design and preparation of heat-conducting and microwave-absorbing materials with a synergetic enhancement of heat conduction and microwave absorption. Additionally, the applicant possesses abundant research accumulation and preliminary exploratory research, which provides a solid foundation for the successful completion of the project.
针对当前导热吸波材料的导热和吸波性能相互牵制,难以满足5G器件对散热和电磁防护的高要求,本项目通过低维异质结构纳米结构材料的组成、结构、缺陷、表面与界面的设计和调控来实现导热-吸波协同增强及导热吸波一体化材料体系。建立了碳热还原、气相沉积、Ostwald熟化、液相还原、水热、低温混合溶剂热、低温液相等多种低维纳米异质结构的制备方法及其结构、组成、尺寸、缺陷、界面与分布的调控方法;获得性能优异的Cu2O/PPy、Cu/C、Cu/Fe/C、Cu/Fe3O4/C、V2O5@NaV6O15@PPy、Cu@葡萄糖酸铵和CeO2@C核壳纳米线,碳支撑SnO2@SnO纳米粒、C@MnxOy、MgO基、MgO@Ni@C和MgO@Ni@CNT等系列杂化泡沫,棉花衍生螺旋CF@Ni@CNT纤维、滤纸衍生CF/M/C D网络结构,Fe掺杂CeO2/Ce(OH)3、SnO2@SnP2O7@Sn2P2O7分级结构、海绵状TiO2基磁性复合物、CNF/Co复合物、多孔g-C3N4纳米纤维、3D FexOy/CNF网络、海绵状MgO/Ni/MWCNT复合物、花状多孔Al2O3/Ni/C复合物、g-C3N4@Fe@C中空多面体、Fe/Co/Ni掺杂Ce(OH)CO3层状分级结构、手性PPy/Fe3O4平面螺旋、海胆状Co1−xCux中空微球等异质结构;探明了低维异质结构纳米材料的组成、结构、缺陷、表面-界面对其热导率、微波电磁参数和吸收的影响规律;优化了低维异质结构纳米材料的制备工艺和结构参数;为进一步用它们设计和制备“导热-吸波协同增强”的导热-吸波一体化材料体系提供了实验和理论依据。该项目研究具有重要的民用、军用意义和学术价值。.执行期间以通讯作者/或第一作者在国际期刊上发表SCI/EI收录文章39篇,其中,一区13篇,高被引5篇;申请发明专利21件(授权8件);获武汉理工大学自然科学一等奖。部分结果已转入到浙江省重点、金华市工业重点和重大等项目中。同时,我们5项研究工作已被RSC Materials Science、科匠文化、材料研究前沿、介电材料等平台推送。执行期间培育硕士研究生7人、博士后1人、博士生2人;4人免推到复旦和浙江师范大学读博士。指导本科生毕业论文共30余人,获省级和家级项目8项,近20名本科生免推获考取复旦大学、香港科大、厦门大学、华中科技大学、南京师范大学深造。
“宽频-轻薄-强吸收-高热导 ”MgO 基多功能
泡沫的可控制备、电磁波吸收-热导同步提高
机理与性能
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批准号:Z24E020017
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2024
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负责人:童国秀
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依托单位:
一维磁性铜基核壳纳米材料的表面-界面调控、导热-吸波协同增强机制与性能
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:童国秀
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依托单位:
高Snoek极限异质纳米磁环的制备、微波激励机制与宽频带高吸收性能
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批准号:51672252
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:童国秀
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依托单位:
电磁可控高效新型Fe/C磁性复合微波吸收材料的研究
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批准号:51102215
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:童国秀
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依托单位:
国内基金
海外基金