北理工曹茂盛等：氧化分子层沉积剪裁仿生态纳米结构，以操纵电磁衰减和自供电能量转换

随着“大数据”的日益普及，电磁辐射对社会的轰炸也日益严重。本文从大自然中汲取灵感，利用氧化分子层沉积(oMLD)技术构建了一种仿生态纳米结构，高度整合了多种组分和结构的优势，展现出优异的电磁响应。通过oMLD技术对微结构进行剪裁，可灵活调整其电磁特性和微波吸收性能，最佳反射损耗达到-58 dB。同时，基于仿生态纳米结构设计了一种新型电磁吸收表面，有效吸收带宽几乎覆盖整个K和Ku波段。更重要的是，构建了一个巧妙的自供电装置，可以将电磁辐射转化为电能进行回收利用。这项工作为电磁防护和废能回收提供了新的思路，在雷达隐身、通信、航空航天等领域具有潜在的应用前景。

Oxidative Molecular Layer Deposition Tailoring Eco Mimetic Nanoarchitecture to Manipulate Electromagnetic Attenuation and Self Powered Energy Conversion

Jin-Cheng Shu, Yan-Lan Zhang, Yong Qin, Mao-Sheng Cao*

Nano-Micro Letters (2023)15: 142

https://doi.org/10.1007/s40820-023-01112-7

1. 从自然中汲取智慧和灵感，构建了具有 可调电磁特性和高效能量衰减 的仿生态纳米结构。

2. 通过对微观结构的深入洞察，揭示了电磁响应的材料基础，建立起微观电子结构与宏观电磁特性之间的 内在联系 。

P-GF仿生纳米结构的制备和裁剪过程如图1所示。由鳞片石墨制备的氧化石墨烯纳米片具有丰富的带负电荷的含氧官能团(图1a)。由于静电相互作用，这些基团可以吸引Fe³⁺和Ni²⁺，并伴随着水解和成核以形成磁性纳米晶。同时，由于磁偶极-偶极相互吸引，生成的磁性纳米晶将聚集生长成小团簇。在沉积PEDOT膜之后，最终获得了P-GF仿生态纳米结构。图1b详细地展示了oMLD法制备PEDOT膜的过程，包括EDOT加药、N₂吹扫、MoCl₅加药和N₂二次吹扫。通过调控oMLD 的循环次数，PEDOT膜的厚度可以被精确剪裁。如图1c所示，P-GF仿生态纳米结构在微纳尺度上呈现出独特的分层设计。其中，石墨烯、NiFe₂O₄团簇和PEDOT膜分别相当于自然界中的土壤、森林和雪。

图3. P-GF仿生态纳米结构的微波吸收性能。(a)20 P-GF, (b)40 P-GF, (c)60 P-GF, (d)80 P-GF的RL；(e)最大反射损耗和有效BW的评估；(f)α和|Z in /Z₀|的评估。高频电磁吸收表面的(g)模型和(h)吸收性能；(h)中的插图是功率损耗密度。

IV 自供电能量转换器件

图4. 自供电能量转换。(a)P-GF仿生态纳米结构构建的能量转换装置；(b)P-GF仿生态纳米结构的能量转换效率；(c)电导损耗、(d)弛豫损耗和(e)磁损耗贡献的能量转换；P-GF仿生态纳米结构的(f)CV，(g)GCD和(h)比电容曲线；(i)阻抗匹配曲线和对应的等效电路图。