MoS2修饰在1D MoS2@Co/NC@CF分层纤维膜上,以增强微波吸收
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博主点评(不同的观点面对面):
微波吸收的波动力学新理论的不同观点:
1 该文背后的基础理论是阻抗匹配理论
根据微波吸收的波动力学理论,微波吸收的阻抗匹配理论是错误的理论。
详见:
Ying Liu, Michael G. B. Drew, Yue Liu, A physics investigation on impedance matching theory in microwave absorption film—Part 1: Theory, Journal of Applied Physics, 2023, 134(4), 045303, DOI: 10.1063/5.0153608
Ying Liu, Michael G. B. Drew, Yue Liu, A physics investigation on impedance matching theory in microwave absorption film—Part 2: Problem Analyses, Journal of Applied Physics, 2023, 134(4), 045304, DOI: 10.1063/5.0153612
Ying Liu, Yi Ding, Yue Liu, Michael G. B. Drew. Unexpected Results in Microwave Absorption – Part 1: Different absorption mechanisms for metal-backed film and for material, Surfaces and Interfaces, 2023, 40, 103022
2 该文用反射损失RL/dB表征材料,但是RL/dB只能表征膜,不能表征材料。详见:
Yue Liu,Ying Liu,Michael G. B Drew,Wave Mechanics of Microwave Absorption in Films - Distinguishing Film from Material,Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2024, 593, 171850 ; ( The wave mechanics for microwave absorption film – Part 2: The difference between film and material,Preprint, Research Square, 15 Aug, 2023, Supplementarial file)
Yue Liu,Ying Liu,Michael G. B Drew. Review:Wave mechanics of microwave absorption in films: a short review, Optics and Laser Technology, 2024, 178, 111211 (The wave mechanics for microwave absorption film-Part 1: A short review, Preprint, Research Square, 15 Aug, 2023, scite)
Yue Liu, Ying Liu, Michael G. B. Drew, Review: 膜微波吸收研究在波动力学理论方向的新进展, 分子科学学报(英文版, Journal of Molecular Science), 2024, 40(198-04), 300 -305; Review of Wave Mechanics Theory for Microwave Absorption by Film, Qeios, Preprint, 2024-07-04, Supplementary data
Ying Liu, Yue Liu, Drew M.G.B, A re-evaluation of the mechanism of microwave absorption in film – Part 2: The Real mechanism, Mater. Chem. Phys,. 2022, 291, 126601.
3 该文用材料结构(材料内部存在大量异质界面、结构缺陷,导电网络内的迁移和跃迁)解释用RL/dB表征的微波吸收性质。但是RL/dB是膜的微波吸收性质,不是材料的微波吸收性质,不能用材料的结构解释。
4 微波吸收文章常见错误的综述见:
Yue Liu, Ying Liu, Michael G. B. Drew, Review: Recognizing Problems in Publications Concerned with Microwave Absorption Film and Providing Corrections: A Focused Review, Qeios, preprin, 2024-07-01, Supplementary data, Yue Liu, Ying Liu, Drew MGB, [Commentary] Comments on: “A perspective on impedance matching and resonance absorption mechanism for electromagnetic wave absorbing” by Hou et al. [Carbon 222 (2024) 118935], Qeios, 2024, Supplementary Yue Liu, Ying Liu, Drew MGB, Corrections of common errors in current theories of microwave absorption caused by confusing film and material, Qeios, 2024/02/10, preprint, https://doi.org/10.32388/QQ1MFF; Corrections of Common Errors Associated with the Confusion between Film and Material in Current Theories of Microwave Absorption. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=4797207 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4797207
5
“首先,得益于磁/碳多组分的协同效应,材料具有良好的阻抗匹配特性,可以确保EMW尽可能多地进入材料内部。其次,连续的碳纤维和MoS2壳层形成的3D导电网络,促进了EMW在材料内部的多重散射/反射,从而延长了传播路径”
这一段话的错误在下述文章中有详细分析:
Yue Liu,Ying Liu,Michael G. B Drew,Wave Mechanics of Microwave Absorption in Films - Distinguishing Film from Material,Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2024, 593, 171850
Ying Liu, Yi Ding, Yue Liu, Michael G. B. Drew. Unexpected Results in Microwave Absorption – Part 1: Different absorption mechanisms for metal-backed film and for material, Surfaces and Interfaces, 2023, 40, 103022
Ying Liu, Michael G. B. Drew, Yue Liu, A physics investigation on impedance matching theory in microwave absorption film—Part 1: Theory, Journal of Applied Physics, 2023, 134(4), 045303, DOI: 10.1063/5.0153608
6
“当匹配厚度为2.85 mm时,RLmin值仅为−14.30 dB,EABmax为3.76 GHz (2.75 mm,11.6-15.36 GHz)。对于Co/NC@CF样品(图3b,e),其吸收性能有了显著提高,匹配厚度为1.95 mm时,RLmin值达到−50.62 dB,相应的EABmax也扩展到5.92 GHz (2.3mm,11.2–17.12 GHz)”
这一段话的错误在于:
用图3表征材料(匹配厚度)是错误的。
只有膜的吸收峰(RL/dB表征的吸收峰)才与膜的厚度有关。
材料的吸收是材料越厚,被吸收的微波越多,没有吸收峰。
材料的共振吸收只与微波的频率有关,吸收峰位置不受材料厚度影响。
详见:
Liu Y, Zhao K, Drew MGB, Liu Y. A theoretical and practical clarification on the calculation of reflection loss for microwave absorbing materials. AIP Advances 2018 , 8(1) : 015223.
7
膜的吸收峰即不是错误的阻抗理论的结果,也不是入射微波(incoming EMW)与反射微波相位差是180度的结果。膜的微波吸收峰发生在膜的(从前后两个平行界面来的)两束反射微波的相位差为180度处。
同样的错误出现在不同文章中。详细分析见:
Liu Y, Liu Y, Drew MGB. A theoretical investigation of the quarter-wavelength model — part 2: verification and extension. Physica Scripta 2022 , 97(1) : 015806.
Ying Liu, Yue Liu, Drew M.G.B, A re-evaluation of the mechanism of microwave absorption in film Part 3: Inverse relationship, Mater. Chem. Phys. 2022, 290, 126521.
Yue Liu, Ying Liu, Michael G. B. Drew, Review: Recognizing Problems in Publications Concerned with Microwave Absorption Film and Providing Corrections: A Focused Review, Qeios, preprin, 2024-07-01, Supplementary data,
下面这篇文章中的相类似错误:
该文全篇都是错误(见博文:科学网—文章发表后,不允许别人评论,还有什么资格叫同行评审期刊 - 刘跃的博文),因此其结论不可能正确。但是该文已经被引用46次。
入射微波与反射微波传播的方向相反可能有驻波产生。两束反射波传播方向相同,不可能产驻波。
当反射波消失,只有向一个方向传播的入射波,不可能产生驻波。
这是大学本科普通物理的最基本的概念。
SCI顶刊中用这种初级的错误来胡乱解释实验结果的事情经常发生。
上海交通大学杨枫教授:如果学术界是个草台班子,那就一定有草包
很多时候研究热点就是大家都在为根本不存在的事情提供“存在”的实验证据
申请书天花乱坠,成果一地鸡毛, 科学研究不是深度挖掘根本不存在的关系
如果一篇文章,引用了预印本平台的文章,那么这篇文章大概率值得一读
“摘要” 的英文译文竟然是“Pumping elephant”
“有意思的是该文已经被引用42次”
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MoS2修饰在1D MoS2@Co/NC@CF分层纤维膜上,以增强微波吸收
易丝帮2024-11-04 15:10江苏
郑州大学申长雨院士、刘春太教授团队:MoS2修饰在1D MoS2@Co/NC@CF分层纤维膜上,以增强微波吸收
在5G浪潮席卷全球的背景下,电子通信设备的小型化、集成化取得了长足进步,但无处不在的电磁波(EMW)在传输信息时造成的污染问题已不容忽视。开发高性能吸波材料是解决这一问题的有效途径。
https://doi.org/10.1002/smll.202407337
January 8, 2025
2407337
近日,郑州大学申长雨院士、刘春太教授团队的刘宪虎教授课题组在国际期刊《Small》上,发表了最新研究成果“MoS2 Decorated on 1D MoS2@Co/NC@CF Hierarchical Fibrous Membranes for Enhanced Microwave Absorption”。研究者通过静电纺丝、高温碳化和水热法成功制备了具有网络结构的分层MoS2@Co/NC@CF复合纤维膜。得益于多组分的磁/碳复合设计,材料内部存在大量异质界面、结构缺陷;同时,构筑了三维(3D)导电网络,由此诱导产生的多种损耗机制协同作用,显著改善了阻抗匹配,增强了EMW吸收性能:最小反射损耗(RLmin)为-67.56 dB,最大有效吸收带宽(EABmax)达到了6.56 GHz (2.1 mm,11.44-18 GHz)。这项工作为开发高效EMW吸收材料提供了可行的方法。
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博主注:
“最小反射损耗(RLmin)为-67.56 dB”是微波吸收领域文章的常见错误。
当RL为-67.56 dB时反射损失是很大的峰值(是损失的很大的含义),而不是最小反射损失。
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图1:MoS2@Co/NC@CF纤维膜的制备与形貌表征。
通过静电纺丝、高温碳化以及水热工艺制备了MoS2@Co/NC@CF纤维膜。SEM图像显示,预先混有Co2+的PAN/Co2+纤维表面光滑,直径约为1.5 μm(图1c)。在含有2-甲基咪唑(2-MI)的甲醇溶液中原位生长后,纤维上的Co2+与周围的2-MI分子发生反应,得益于这种种子辅助生长法,不仅有效避免了ZIF-67纳米颗粒的团聚,同时实现了在纤维表面大量且均匀的负载(图1d)。后经高温碳化处理,ZIF-67纳米颗粒虽发生一定程度地坍缩,但其多面体形貌仍得以较好地保持(图1e)。最后,通过水热法成功在纤维表面合成了花状MoS2纳米片,这种复杂的三维网状结构可以实现EMW在材料内部的多重散射/反射,延长传输路径,进而增强材料的衰减能力。
图2:MoS2@Co/NC@CF样品的结构表征。
借由FTIR、XRD、Raman、XPS多种手段对材料进行了表征,结果表明成功合成了预期样品。ZIF-67@PAN样品在经高温碳化后,Co2+被成功还原为金属Co;同时,在Co/NC@CF样品中出现了与有机质碳化形成的石墨化碳(002)晶面所对应的衍射峰(图2b)。通过Raman图谱中ID与IG的比值对材料的碳化程度进行了表征,CF、Co/NC@CF、MoS2@Co/NC@CF的ID/IG值分别为1.46、1.27和1.60。ID/IG值的降低表明样品的石墨化程度有所提高,这可能是由于金属颗粒在高温下促进了石墨化碳的形成。石墨化程度的提高,可以增强导电损耗,但过高的电导率可能会导致阻抗失配。负载MoS2壳层后,ID/IG的值明显提高,说明样品中的缺陷程度加深,这些缺陷可以作为极化中心诱导产生偶极极化(图2c)。最后,VSM表明,由于非磁性MoS2的引入,MoS2@Co/NC@CF的磁饱和强度(Ms)有所降低。
图3:2~18 GHz范围内(a, d)CF、(b, e)Co/NC@CF和(c, f)MoS2@Co/NC@CF于不同厚度下的3D/2D RL映射图。
图3为CF、Co/NC@CF以及MoS2@Co/NC@CF样品在2~18 GHz范围内RL值的3D/2D图像。如图3a、d所示,CF样品的吸波性能较差,当匹配厚度为2.85 mm时,RLmin值仅为−14.30 dB,EABmax为3.76 GHz (2.75 mm,11.6-15.36 GHz)。对于Co/NC@CF样品(图3b,e),其吸收性能有了显著提高,匹配厚度为1.95 mm时,RLmin值达到−50.62 dB,相应的EABmax也扩展到5.92 GHz (2.3mm,11.2–17.12 GHz)。从图3c、f可以看出,在负载MoS2后,MoS2@Co/NC@CF样品的RLmin值进一步降低,达到了-67.56 dB;值得注意的是,EABmax也进一步提高,达到了6.56 GHz (2.1 mm,11.44-18 GHz)。上述结果表明,MoS2的加入有利于提高材料的吸波性能。
图4:(a-d) RCS仿真结果。(e) 不同入射角下各样品的RCS值。(f) 各样品在特定角度下RCS的衰减值。
利用HFSS软件对理想完美导体(PEC)、CF、Co/NC@CF和MoS2@Co/NC@CF的RCS特性进行模拟。结果表明,在覆盖吸收层后,样品的RCS信号明显减弱(图4a-d)。图4e为各样品在不同入射角(−90°<????<90°)下的RCS曲线。显然,MoS2@Co@NC@CF样本的RCS值在测试范围内都小于-10 dBm2。我们进一步计算了各样品相对于PEC板的RCS信号衰减,如图4f所示。当EMW垂直入射时,MoS2@Co/NC@CF样品的信号衰减值达到26.4 dBm2。
图5:MoS2@Co/NC@CF的EMW吸收机理示意图。
MoS2@Co/NC@CF样品的EMW吸收机理如图5所示。首先,得益于磁/碳多组分的协同效应,材料具有良好的阻抗匹配特性,可以确保EMW尽可能多地进入材料内部。其次,连续的碳纤维和MoS2壳层形成的3D导电网络,促进了EMW在材料内部的多重散射/反射,从而延长了传播路径。此外,由于电子在导电网络内的迁移和跃迁,EMW能量将转化为热能并耗散,导致传导损失。再次,在制备过程中材料内部形成了大量的异质界面与缺陷,以及掺杂的N原子也增强了极化损耗。最后,磁性粒子也造成了一定的磁损耗。
论文链接:
https://doi.org/10.1002/smll.202407337
通讯作者简介:
刘宪虎:德国埃尔朗根-纽伦堡大学博士,郑州大学教授、橡塑模具国家工程研究中心/工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室固定人员、全球高被引学者,英国皇家化学会会士,河南省杰出青年科学基金获得者,河南省优秀硕士论文指导教师(2022&2023)。在国际期刊Science、Nature Commucations、Advanced Functional Materials、Macromolecules、Journal of Rheology、Composites Science and Technology、Environmental Science & Technology等发表第一/通讯作者(含共同通讯)论文100余篇,其中多篇先后入选ESI高被引或热点论文,总引用1.2万余次,H-index 60。担任Advanced Nanocomposites等期刊编委,Journal of Physics D: Applied Physics等客座编辑,Science、Advanced Materials等国际期刊审稿人,European Science Foundation等项目评审专家,德中工业研究会名誉主席(埃尔朗根-纽伦堡大学)等。获冯新德高分子奖(提名奖)、海岸鸿蒙优秀报告奖、Carl Klason Prize等。主要从事高分子材料功能化加工等方面的研究。
程浩然:郑州大学与新加坡国立大学联合培养博士,郑州大学直聘副研究员,主要致力于电磁功能材料、聚合物微孔发泡成型加工及其功能化和工业化研究,相关成果以第一/通讯作者在Nano Today, Nano-Micro Letters, Small, Chemical Engineering Journal, Composite Part A等期刊发表SCI论文十余篇。曾获河南省优秀毕业生、博士国家奖学金、Nano-Micro Letters ESI Top Article Award等奖项。
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“
在王竹溪作报告当天,束星北便在观众席上认真听讲。待演讲进行到大约50分钟时,束星北便听不下去了,直接跳上讲台,一把夺过王竹溪的麦克风,说:“我有必要打断一下,因为我认为王先生的报告错误百出,他没有搞懂热力学的本质。”
一个物理学教授,还是当时国内有名的权威学者,若说他搞不懂热力学的本质,那这可是丢大脸了。这不,一旁的王竹溪尴尬得面红耳赤,既没有上前去争论,也不敢就此下台。
而束星北自然也不会去管他此刻的状态,直接一口气讲了40分钟王竹溪的错误点,还用粉笔在他写下的公式和概念旁边打了个叉。
”
他是爱因斯坦的助手,24岁归国,晚年却扫厕所12年,全家命运改变_束星北
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