近日，西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)常晶晶教授課題組利用銀納米線副產(chǎn)物中天然形成的鹵化銀與表面隨機(jī)合成的銀晶體，共同構(gòu)建了“Ag-AgBrxCl1-x-Ag”納米微電容結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了以吸收為主導(dǎo)的屏蔽機(jī)制，從而大幅降低了電磁波的反射。相關(guān)研究成果以Electromagnetic Functions Modulation of Recycled By-products by Heterodimensional Structure 為題，發(fā)表在 Nano-Micro Letters（影響因子：31.6）上，集成電路學(xué)部在讀博士生南澤為第一作者，魏葳高工、新加坡國立大學(xué)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(xué)為第一署名單位，西北工業(yè)大學(xué)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(fā)展，3D集成技術(shù)成為提升器件密度的關(guān)鍵路徑之一，該技術(shù)通過垂直堆疊器件或芯片，進(jìn)一步推動(dòng)了高性能集成電路的發(fā)展。然而，3D集成技術(shù)也引入了電磁干擾挑戰(zhàn)（包括近場耦合效應(yīng)和串?dāng)_噪聲等問題）影響了集成系統(tǒng)的信號完整性，從而對系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性構(gòu)成了威脅，在這一背景下，基于納米材料的電磁防護(hù)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(yōu)異的電磁功能材料，因其超高的長徑比、優(yōu)異的本征柔性，以及卓越的金屬導(dǎo)電性而備受關(guān)注。然而，目前采用主流的多元醇法合成銀納米線時(shí)不可避免地產(chǎn)生大量多維副產(chǎn)物，這些過濾后的副產(chǎn)物材料尚未得到有效利用，其潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)（如納米填料的生物毒性），降解困難以及回收利用的技術(shù)瓶頸等問題仍然是制約其資源化應(yīng)用的主要障礙。

針對上述問題，西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)常晶晶教授課題組首次提出利用銀納米線副產(chǎn)物的異維結(jié)構(gòu)構(gòu)建形態(tài)可調(diào)的氣凝膠材料，通過精確設(shè)計(jì)異維納米結(jié)構(gòu)“化腐朽為神奇”，團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)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(dǎo)電性和電磁響應(yīng)特性，還為異維納米材料電磁性能的調(diào)控提供了全新思路，該研究為開發(fā)多功能電磁材料開辟了新途徑，同時(shí)為銀納米線副產(chǎn)物的高效回收與資源化利用提供了切實(shí)可行的解決方案。在該項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)利用冷凍干燥工藝借助混合纖維素（包含細(xì)菌纖維素和纖維素納米纖維），銀納米線網(wǎng)絡(luò)輔助，利用不同異維結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)力差異成功制備了兩種不同形態(tài)的氣凝膠、氣凝膠薄膜和氣凝膠泡沫。氣凝膠薄膜展現(xiàn)出較好的電磁屏蔽性能（SE > 89 dB），氣凝膠泡沫則表現(xiàn)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(chǎn)物中天然形成的鹵化銀與表面隨機(jī)合成的銀晶體共同構(gòu)建了“Ag-AgBrxCl1-x-Ag”納米微電容結(jié)構(gòu)，這一獨(dú)特結(jié)構(gòu)顯著增強(qiáng)了入射電磁波的極化損耗，實(shí)現(xiàn)了以吸收為主導(dǎo)的屏蔽機(jī)制，從而大幅降低了電磁波的反射。此外研究團(tuán)隊(duì)基于孔隙流體向凝膠表面結(jié)晶層遷移過程中低遷移速度誘導(dǎo)的“AgBrxCl1-x-NanoAg”聚集體沉積現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的填料體系，使副產(chǎn)物氣凝膠自上而下形成電導(dǎo)梯度，顯著優(yōu)化了表面阻抗匹配特性，在實(shí)現(xiàn)高效電磁屏蔽的同時(shí)也為微波吸收創(chuàng)造了條件，進(jìn)一步研究團(tuán)隊(duì)通過常溫機(jī)械攪拌，將廢棄的副產(chǎn)物氣凝膠重新分解為均勻的纖維素-副產(chǎn)物漿料，使其作為二次回收材料實(shí)現(xiàn)循環(huán)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(lián)作用氣凝膠展現(xiàn)出優(yōu)異可回收性，其納米導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)整體保持完整，導(dǎo)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(huán)式”循環(huán)體系的構(gòu)建提供了新思路。

本工作通過制備多種電磁功能氣凝膠驗(yàn)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(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對微波相互作用的靈活調(diào)控，研究系統(tǒng)分析了不同異維納米材料氣凝膠的形態(tài)特征，并展示了其可調(diào)的電磁防護(hù)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(hù)性能上幾乎保持不變，體現(xiàn)了綠色“閉環(huán)式”循環(huán)的特點(diǎn)，該工作不僅深化了對微波-異維結(jié)構(gòu)耦合機(jī)制的理論認(rèn)知，更為開發(fā)動(dòng)態(tài)可調(diào)諧的綠色電磁功能材料（如應(yīng)用于智能可穿戴設(shè)備）提供了創(chuàng)新途徑。