?近日，郝躍院士團隊常晶晶教授課題組相關研究成果以“Electromagnetic Functions Modulation of Recycled By-products by Heterodimensional Structure”為題，發表在《Nano-Micro Letters》（影響因子：31.6）上，集成電路學部在讀博士生南澤為第一作者，魏葳高工、新加坡國立大學OuyangJianyong教授以及常晶晶教授為共同通訊作者，西安電子科技大學為第一署名單位。西北工業大學李賀軍院士、袁瑞梅博士對本工作給予了重要支持。

隨著電子器件不斷向微型化發展，3D集成技術成為提升器件密度的關鍵路徑之一。該技術通過垂直堆疊器件或芯片，進一步推動了高性能集成電路的發展。然而，3D集成技術也引入了電磁干擾挑戰（包括近場耦合效應和串擾噪聲等問題），影響了集成系統的信號完整性，從而對系統的可靠性和穩定性構成了威脅。在這一背景下，基于納米材料的電磁防護材料因其突出的電磁損耗能力、柔韌性以及多樣化的維度特性，為解決電磁干擾問題提供了新的方向。其中，銀納米線作為一種性能優異的電磁功能材料，因其超高的長徑比、優異的本征柔性以及卓越的金屬導電性而備受關注。然而，目前采用主流的多元醇法合成銀納米線時不可避免地產生大量多維副產物。這些過濾后的副產物材料尚未得到有效利用，其潛在的環境風險（如納米填料的生物毒性）、降解困難以及回收利用的技術瓶頸等問題，仍然是制約其資源化應用的主要障礙。

針對上述問題，西安電子科技大學郝躍院士團隊常晶晶教授課題組首次提出利用銀納米線副產物的異維結構構建形態可調的氣凝膠材料。通過精確設計異維納米結構，“化腐朽為神奇”，團隊成功實現了微波與材料之間的高效相互作用，不僅保留了納米銀材料的高導電性和電磁響應特性，還為異維納米材料電磁性能的調控提供了全新思路。該研究為開發多功能電磁材料開辟了新途徑，同時為銀納米線副產物的高效回收與資源化利用提供了切實可行的解決方案。

在該項研究中，團隊利用冷凍干燥工藝，借助混合纖維素（包含細菌纖維素和纖維素納米纖維）-銀納米線網絡輔助，利用不同異維結構中的毛細力差異，成功制備了兩種不同形態的氣凝膠：氣凝膠薄膜和氣凝膠泡沫。氣凝膠薄膜展現出較好的電磁屏蔽性能（SE > 89 dB）；氣凝膠泡沫則表現出雙重電磁功能，包括屏蔽效能（SE > 30 dB）以及微波吸收性能（反射損耗RL < -35 dB，寬頻吸收特性EAB > 6.7 GHz）。

本研究表明，銀納米線副產物中天然形成的鹵化銀與表面隨機合成的銀晶體，共同構建了“Ag-AgBrxCl1-x-Ag”納米微電容結構。這一獨特結構顯著增強了入射電磁波的極化損耗，實現了以吸收為主導的屏蔽機制，從而大幅降低了電磁波的反射。此外，研究團隊基于孔隙流體向凝膠表面結晶層遷移過程中低遷移速度誘導的“AgBrxCl1-x-NanoAg”聚集體沉積現象，設計了相應的填料體系，使副產物氣凝膠自上而下形成電導梯度，顯著優化了表面阻抗匹配特性，在實現高效電磁屏蔽的同時，也為微波吸收創造了條件。

進一步，研究團隊通過常溫機械攪拌將廢棄的副產物氣凝膠重新分解為均勻的纖維素-副產物漿料，使其作為二次回收材料實現循環加工利用。基于纖維素與聚乙烯吡咯烷酮之間通過范德華力、氫鍵和靜電相互作用形成的弱物理交聯作用，氣凝膠展現出優異可回收性——其納米導電網絡整體保持完整，導電性與電磁功能基本維持初始水平，為綠色電磁功能材料“閉環式”循環體系的構建提供了新思路。

研究團隊通過制備多種電磁功能氣凝膠，驗證了AWBps升級回收方法的有效性。所制備的氣凝膠利用異維結構實現了對微波相互作用的靈活調控。研究系統分析了不同異維納米材料氣凝膠的形態特征，并展示了其可調的電磁防護性能，包括電磁屏蔽效能和雙重功能。此外，二次回收的氣凝膠在電磁防護性能上幾乎保持不變，體現了綠色“閉環式”循環的特點。該工作不僅深化了對微波-異維結構耦合機制的理論認知，更為開發動態可調諧的綠色電磁功能材料（如應用于智能可穿戴設備）提供了創新途徑。

該研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程博士生專項計劃、中央高校基本科研業務費專項資金、2023年度秦創原建設兩鏈融合重大專項、陜西省重點研發計劃、廣東省基礎與應用基礎研究基金以及西北工業大學凝固技術國家重點實驗室開放課題、浙江省太陽能利用及節能技術重點實驗室開放基金課題等科研項目的資助。

（來源：西安電子科技大學）