隨著電子通訊技術(shù)的發(fā)展，各類小型化、智能化和高度集成化的電子設(shè)備層出不窮，給生活帶來(lái)巨大便利的同時(shí)也產(chǎn)生了大量電磁輻射。這些電磁輻射不僅影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行，還會(huì)危害人類健康。因此，電磁波吸收材料（吸波材料）的研究尤為迫切。吸波材料能夠?qū)⑷肷潆姶挪ǖ碾姶拍芰哭D(zhuǎn)換為熱能或利用材料結(jié)構(gòu)使入射微波產(chǎn)生干涉相消。通過(guò)對(duì)不同種類功能電、磁材料的復(fù)合與設(shè)計(jì)，可以從微觀角度提升吸波材料的微波衰減特性。

作為二維過(guò)渡金屬硫化物（TMDs）的典型代表，二硫化鉬（MoS2）因其獨(dú)特的自旋與能谷自由度強(qiáng)耦合響應(yīng)在光電器件、生物傳感以及能源催化等領(lǐng)域得到高度關(guān)注。二硫化鉬材料在制備過(guò)程中會(huì)不可避免地引入結(jié)構(gòu)缺陷/界面等活性位點(diǎn)。雖然這些缺陷尺度僅為數(shù)納米甚至單原子，但會(huì)極大改變材料的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)，從而影響其實(shí)際應(yīng)用。如果能在二維材料的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下進(jìn)行二硫化鉬微觀結(jié)構(gòu)的微觀改性或者構(gòu)筑，通過(guò)定性表征與分析引入缺陷/界面的構(gòu)-效關(guān)系，可以有效地對(duì)二硫化鉬進(jìn)行介電微波吸收機(jī)制探究，拓展低維過(guò)渡金屬硫化物在微波吸收領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

中國(guó)科學(xué)院磁性材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室軟磁材料及其應(yīng)用技術(shù)團(tuán)隊(duì)在前期研究基礎(chǔ)上（Nanoscale 7 (38), 15734-15740），進(jìn)一步圍繞二硫化鉬的微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)筑與吸波特性調(diào)控開(kāi)展系列研究工作。具體如下：（1）采用經(jīng)典濕法化學(xué)+模板+水熱的策略制備得到低維二硫化鉬包覆于空心碳球（HCS）的核-殼結(jié)構(gòu)型MoS2@HCS吸波材料（圖1）。作為碳系材料的代表，HCS雖然具有高頻微波響應(yīng)強(qiáng)、低密度、可調(diào)孔隙率等特點(diǎn)，但是相較單一功能相或者兩相的簡(jiǎn)單混合，MoS2@HCS核殼結(jié)構(gòu)型的構(gòu)筑可在MoS2/HCS界面處有效形成異質(zhì)界面，引入更大的比表面積，有助于材料在電磁場(chǎng)中產(chǎn)生界面電荷聚集以及缺陷極化。異質(zhì)界面引起的電荷傳輸?shù)淖铚a(chǎn)生更多躍遷電子，從而提高材料的歐姆損耗。另外，通過(guò)設(shè)計(jì)核殼兩相的厚度和形貌同樣利于優(yōu)化材料的電磁阻抗匹配特性，制備的MoS2@HCS材料在2-40GHz頻段內(nèi)展現(xiàn)出優(yōu)異的薄層微波衰減特性。該工作以Ultrathin MoS2 Nanosheets Encapsulated in Hollow Carbon Spheres: A Case of a Dielectric Absorber with Optimized Impedance for Efficient Microwave Absorption為題，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上。（2）二硫化鉬材料存在幾種不同的晶相（如2H、1T）。其中，2H表現(xiàn)為熱力學(xué)穩(wěn)定的半導(dǎo)體相，而1T表現(xiàn)為熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的金屬相。該工作采用磁場(chǎng)水熱的策略，通過(guò)巧妙調(diào)控外界施加磁場(chǎng)的大小（0T→9T），達(dá)到調(diào)控二硫化鉬2H/1T晶相組成的目的，最終制備出1T相線性變化（0wt%、24wt%、50wt%、100wt%）、穩(wěn)定的系列二硫化鉬吸波材料（圖2）。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，二硫化鉬微波衰減特性隨材料中1T相含量的提升呈現(xiàn)出先提升后減弱的變化規(guī)律。HRTEM、Lorentz-TEM、CST仿真以及DFT計(jì)算表征表明：50wt% 1T含量下的二硫化鉬吸波材料具有強(qiáng)的相界面極化效應(yīng)，從而為電磁波的損耗提供了充足的損耗位點(diǎn)?；诖耍?T-50wt%二硫化鉬吸波材料表現(xiàn)出優(yōu)異的微波吸收特性（最大反射率損耗為-45.5 dB，有效覆蓋頻寬為-3.89 GHz）。該工作針對(duì)二硫化鉬材料，首次提出晶相工程的介電調(diào)控策略，豐富了該領(lǐng)域的調(diào)控機(jī)制，顯示出良好的應(yīng)用前景。此外，該調(diào)控機(jī)制有望拓展到其他TMDs體系中，進(jìn)一步推動(dòng)其在微波吸收領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。近期該工作以Phase Manipulating toward Molybdenum Disulfide for Optimizing Electromagnetic Wave Absorbing in Gigahertz為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。

研究工作得到中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所優(yōu)博啟動(dòng)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及寧波重大專項(xiàng)等的資助。

圖1.（a）經(jīng)典濕法化學(xué)+模板+水熱的策略示意圖；（b）MoS2@HCS的TEM以及HADDF表征；（c）MoS2@HCS在2-40 GHz頻段下的微波吸收性能展示

圖2.（a）磁場(chǎng)水熱的制備策略示意圖；（b-d）XRD、XPS結(jié)果以及微波吸收表征對(duì)比示意圖；（e-g）電子全息、CST模擬仿真以及DFT計(jì)算結(jié)果示意圖