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Metal–Organic Framework-Manipulated Dielectric Genes Inside Silicon Carbonitride toward Tunable Electromagnetic Wave Absorption
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-07-16 , DOI: 10.1002/smll.202304694 Gaoyuan Yu 1 , Gaofeng Shao 1 , Rupan Xu 1 , Yu Chen 1 , Xiaohui Zhu 1 , Xiaogu Huang 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-07-16 , DOI: 10.1002/smll.202304694 Gaoyuan Yu 1 , Gaofeng Shao 1 , Rupan Xu 1 , Yu Chen 1 , Xiaohui Zhu 1 , Xiaogu Huang 1
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Heterointerface engineering for different identifiable length scales has emerged as a key research area for obtaining materials capable of high-performance electromagnetic wave absorption; however, achieving controllable architectural and compositional complexity in nanomaterials with environmental and thermal stabilities remains challenging. Herein, metal-containing silicon carbonitride (SiCN/M) nanocomposite ceramics with multiphase heterointerfaces were in situ synthesized via coordination crosslinking, catalytic graphitization, and phase separation processes using trace amounts of metal–organic frameworks (MOFs). The results reveal that the regulation of dielectric genes by MOFs can yield considerable lattice strain and abundant lattice defects, contributing to strong interfacial and dipole polarizations. The as-prepared SiCN/M ceramics demonstrate excellent microwave absorption performance: the minimum reflection loss (RLmin) is −72.6 dB at a thickness of only 1.5 mm and −54.1 dB at an ultralow frequency of 3.56 GHz for the SiCN/Fe ceramics and the RLmin is −55.1 dB with a broad bandwidth of 3.4 GHz at an ultralow thickness of 1.2 mm for the SiCN/CoFe ceramic. The results are expected to provide guidance for the design of future dielectric microwave absorption materials based on heterointerface engineering while offering a paradigm for developing MOF-modified SiCN nanocomposite ceramics with desirable properties.
中文翻译：
碳氮化硅内部金属有机框架操纵介电基因以实现可调谐电磁波吸收
不同可识别长度尺度的异质界面工程已成为获得高性能电磁波吸收材料的重点研究领域；然而，在具有环境和热稳定性的纳米材料中实现可控的结构和成分复杂性仍然具有挑战性。在此，使用微量金属有机骨架（MOF）通过配位交联、催化石墨化和相分离过程原位合成了具有多相异质界面的含金属碳氮化硅（SiCN/M）纳米复合陶瓷。结果表明，MOF 对介电基因的调节可以产生相当大的晶格应变和丰富的晶格缺陷，从而导致强的界面和偶极极化。所制备的 SiCN/M 陶瓷表现出优异的微波吸收性能：SiCN/Fe 陶瓷的最小反射损耗 (RL min ) 在厚度仅为 1.5 mm 时为 -72.6 dB，在 3.56 GHz 超低频时为 -54.1 dB SiCN/CoFe 陶瓷的 RL最小值为 −55.1 dB，带宽为 3.4 GHz，超薄厚度为 1.2 mm。研究结果有望为未来基于异质界面工程的介电微波吸收材料的设计提供指导，同时为开发具有所需性能的 MOF 改性 SiCN 纳米复合陶瓷提供范例。
更新日期：2023-07-16
中文翻译：
碳氮化硅内部金属有机框架操纵介电基因以实现可调谐电磁波吸收
不同可识别长度尺度的异质界面工程已成为获得高性能电磁波吸收材料的重点研究领域；然而，在具有环境和热稳定性的纳米材料中实现可控的结构和成分复杂性仍然具有挑战性。在此，使用微量金属有机骨架（MOF）通过配位交联、催化石墨化和相分离过程原位合成了具有多相异质界面的含金属碳氮化硅（SiCN/M）纳米复合陶瓷。结果表明，MOF 对介电基因的调节可以产生相当大的晶格应变和丰富的晶格缺陷，从而导致强的界面和偶极极化。所制备的 SiCN/M 陶瓷表现出优异的微波吸收性能：SiCN/Fe 陶瓷的最小反射损耗 (RL min ) 在厚度仅为 1.5 mm 时为 -72.6 dB，在 3.56 GHz 超低频时为 -54.1 dB SiCN/CoFe 陶瓷的 RL最小值为 −55.1 dB，带宽为 3.4 GHz，超薄厚度为 1.2 mm。研究结果有望为未来基于异质界面工程的介电微波吸收材料的设计提供指导，同时为开发具有所需性能的 MOF 改性 SiCN 纳米复合陶瓷提供范例。
京公网安备 11010802027423号