研究人员设计异维纳米结构，成功实现微波与材料的高效互动

随著电子设备不断向小型化发展，3D集成技术成为提高设备密度的关键途径之一。通过垂直堆叠设备或芯片，该技术进一步推动了高性能集成电路的发展。但是，3D集成技术还引入了干扰信号挑战(包括现场耦合效应和串扰噪声等问题)，影响了集成系统的信号完整性，从而威胁到系统的可靠性和稳定性。在此背景下，基于纳米材料的电磁保护材料为解决干扰信号问题提供了新的方向，因为其显著的电磁消耗能力、柔韧性和多样化的维度特性。其中，银纳米线作为一种性能优异的电磁功能材料，因其超高的长径比、优异的本征软性和优异的金属导电性而备受关注。但是，目前采用主流多元醇法生成银纳米线时，不可避免地会产生大量的多维副产品。这些过滤后的副产品材料还没有得到充分利用，其隐性环境风险，如纳米填料的生物毒性、降解困难、回收技术瓶颈等，仍然是制约其资源化应用的主要障碍。

针对上述问题，Xi安电子科技大学郝跃院士团队常晶晶教授课题组首次提出了可调形态的气凝胶材料，采用银纳米线副产品的异维结构。研究结果发布在新出版的纳米-微米通信中(Nano-Micro Letters)事实上。该团队通过准确设计异维纳米结构，“化腐朽为神奇”，成功实现了微波与材料的高效互动，既保留了纳米银材料的高导电性和电磁响应特性，又为异维纳米材料的电磁性能调节提供了全新的思路。

在这项研究中，团队利用混合纤维素(包括细菌纤维素和纤维素纳米纤维)-银纳米线网络的冷冻干燥技术，利用不同异维结构中毛细力的差异，成功制备了两种不同形态的气凝胶:气凝胶膜和气凝胶泡沫。气凝胶膜具有良好的电磁屏蔽性能(SE > 89 dB);气体凝胶泡沫表现出双重电磁功能，包括屏蔽效率(SE > 30 dB)以及微波吸收性能(RL反射损耗) < -35 dB，EAB具有宽频吸收的特点 > 6.7 GHz)。

研究发现，在银纳米线的副产品中，自然形成的卤化银和表面随机生成的银晶体共同构建了“Ag-AgBrxCl1-x-Ag“纳米微电容结构。这种独特的结构显著增强了入射电磁波的极化消耗，实现了以吸收为主导的屏蔽机制，进而大大减少了电磁波的反射。此外，“AgBrxCl1-x-NanoAg“集体沉积现象制定了相应的填料系统，使辅助产品气凝胶从上到下形成电导梯度，显著提高了表面匹配电阻的特性，为微波吸收创造了条件，同时实现了快速电磁屏蔽。

研究小组进一步将废弃的辅助产品气凝胶通过常温机械搅拌再次分解成均匀的纤维素-辅助产品浆体，作为二次回收材料进行回收利用。气凝胶基于纤维素与聚乙烯吡咯烷酮之间通过范德华力、氢键和静电相互作用形成的弱物理交联作用，表现出优异的可回收性——其纳米导电网整体保持完整，导电性和电磁功能基本保持初始水平，为构建绿色电磁功能材料“闭环”循环系统提供了新的思路。

然后，团队通过制备各种电磁功能气凝胶，验证了AWBps升级回收方法的有效性。制备的气凝胶采用异维结构，灵活控制微波的相互作用。

该研究路径和结果为开发多功能电磁材料开辟了新的途径，为银纳米线副产品的高效回收和资源利用提供了切实可行的解决方案。

Xi安电子科技大学集成电路系博士生南泽是第一作者，新加坡国立大学OuyangJianyong教授、常晶晶教授是共同通讯作者，Xi安电子科技大学是第一个签名单位。西北工业大学李贺军教授、袁瑞梅博士对这项工作给予了重要支持。