竹源纳米纤维异质结衍生碳：环境自适应的宽频电磁波吸收材料

2. 基于结构的高度可调性和共价键的精准调控，新型生物质衍生碳材料表现出在极好的宽频电磁吸收性能，同时证明了优异的抗酸碱性，及其疏水能力。

以天然竹渣废料作为原料，采用苯磺酸水解的方法制备木质纤维素纳米纤维(LCNF)，实现纤维素/木质素异质结构有效调控。如图1所示，为获得的不同纤维素/木质素含量比的LCNF高分辨原子力显微镜图像，通过AFM高度图和相位图的比较，可以从图中明显区分异质结中的木质素和纤维素分布。

通过石墨化木质纤维素的分级组装制备的碳异质结构(GCs)。实验表明，随着LCNF中纤维素含量的提升，碳异质结构整体由二维的片状趋于一维的纳米纤维状，最终又逐步自分解，共生形成片状。在结构的演变过程中，增大亲水型含氧官能团的分解，提高表面疏水性和抗酸碱能力，增强环境自适应性。

III 碳异质结构的电磁波吸收行为

基于同轴电磁测试原理对样品电磁性能进行定量分析。结果表明，GC-8在2毫米厚度下，有效吸收频带宽度达到4.2 GHz(对应匹配厚度1.6毫米)，展现出较好的宽频吸收特性。

图3. (a-d) GCs的二维彩色RL值；(e, f) 涂层厚度小于2毫米条件下，GCs的RL曲线。

针对电磁损耗机制的分析，首先，纳米纤维和纳米片的共生结构表现为纳米尺寸的纳米天线，促进载流子无序运动，对电磁波衰减具有促进作用。其次，衍生碳的晶体结构中，镶嵌于有序的石墨区域中的偶极子在电磁场下，易于诱导高频弛豫行为，进一步促进电磁吸收。

图4. (a, b) 纯木质素和纤维素碳化后的介电常数参数。插图显示了相应的Cole-Cole曲线图；(c, d) GCs与纯纤维素碳的实介电常数比和虚介电常数比；(f, g) 极化-驰豫过程示意图。

IV GC-8疏水性和耐酸碱性能

图5. (a) 水、酱油、咖啡和牛奶在GC-8涂层表面的水接触角情况；(b, c) GC-8浸入pH值为5.6的酸性溶液(模拟酸雨的pH值)或pH值为8.5的碱性溶液中7天后的电磁波吸收性能及其(d, e) 相应SEM图像。