在現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展的浪潮中，同時(shí)具有電、磁、熱功能性的先進(jìn)材料在電磁波控制和節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，面對(duì)裝備輕量化和高性能化的大趨勢(shì)，如何讓這類材料在兼具不同功能特性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高機(jī)械強(qiáng)度和低密度，是重大挑戰(zhàn)。基于球殼分區(qū)設(shè)計(jì)的中空微球是協(xié)同實(shí)現(xiàn)輕量化、高強(qiáng)度和多重功能性的有效途徑。中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所油氣開發(fā)及節(jié)能環(huán)保新材料研發(fā)中心微珠材料團(tuán)隊(duì)圍繞這一思路開展了系列工作，相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Materials Chemistry A（2022, 10, 1547-1559）、Small（2023，19，2205735）、Chemical Engineering Journal（2024, 483, 148748）、Journal of Materials Science and Technology（2025, 216, 108-120）等權(quán)威學(xué)術(shù)期刊。
近日，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)新突破。團(tuán)隊(duì)聚焦于FeCo-玻璃雙殼空心微球，通過(guò)精妙的合金化誘導(dǎo)特殊分布控制策略，成功實(shí)現(xiàn)了微波吸收與熱性能的協(xié)同優(yōu)化。團(tuán)隊(duì)以硅酸鹽玻璃作為支撐殼，金屬作為功能殼，巧妙地利用界面差異使功能單元在玻璃殼層表面的分布狀態(tài)得到控制。研究發(fā)現(xiàn)，合金化如同神奇的 “調(diào)控鑰匙”，能夠顯著影響氧化物前驅(qū)體的還原溫度、Tammann 溫度以及過(guò)渡殼層的形成，進(jìn)而有效地調(diào)節(jié)金屬結(jié)構(gòu)單元的遷移和聚集行為，使構(gòu)建電磁和熱網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單可控。相關(guān)成果以Collaborative Optimization of Microwave Absorption and Thermal Properties of FeCo-Glass Dual Shell Hollow Spheres Enabled by Alloying-Induced Special Distribution Control為題發(fā)表于Advanced Functional Materials。論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所博士生李曼，通訊作者為安振國(guó)研究員和張敬杰研究員。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
圖1：不同金屬體系結(jié)構(gòu)單元分布狀態(tài)對(duì)復(fù)合微球電磁熱功能的綜合調(diào)控
圖2：（a-c）不同熱還原溫度FCH的表面微觀形貌；
（d）FCH500的EDS圖；（e）FCH表面形貌的形成過(guò)程。
圖3：（a）不同金屬體系復(fù)合微球的電導(dǎo)率；（b）FCH500的電磁波吸收性能圖；
（c）FCH500與相似吸波材料的綜合性能對(duì)比。
圖4：（a）不同金屬體系復(fù)合微球的熱導(dǎo)率；
（b）FCH500與PDMS復(fù)合材料對(duì)于200 °C熱臺(tái)的實(shí)際隔熱性能。
新聞中心