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隨著電子通訊技術的發(fā)展，各類小型化、智能化和高度集成化的電子設備層出不窮，給生活帶來巨大便利的同時也產生了大量電磁輻射。這些電磁輻射不僅影響電子設備的正常運行，還會危害人類健康。因此，電磁波吸收材料（吸波材料）的研究尤為迫切。吸波材料能夠將入射電磁波的電磁能量轉換為熱能或利用材料結構使入射微波產生干涉相消。通過對不同種類功能電、磁材料的復合與設計，可以從微觀角度提升吸波材料的微波衰減特性。
作為二維過渡金屬硫化物（TMDs）的典型代表，二硫化鉬（MoS2）因其獨特的自旋與能谷自由度強耦合響應在光電器件、生物傳感以及能源催化等領域得到高度關注。二硫化鉬材料在制備過程中會不可避免地引入結構缺陷/界面等活性位點。雖然這些缺陷尺度僅為數(shù)納米甚至單原子，但會極大改變材料的結構和電子性質，從而影響其實際應用。如果能在二維材料的實際應用環(huán)境下進行二硫化鉬微觀結構的微觀改性或者構筑，通過定性表征與分析引入缺陷/界面的構-效關系，可以有效地對二硫化鉬進行介電微波吸收機制探究，拓展低維過渡金屬硫化物在微波吸收領域的應用前景。
中國科學院磁性材料與器件重點實驗室軟磁材料及其應用技術團隊在前期研究基礎上（Nanoscale7 (38), 15734-15740），進一步圍繞二硫化鉬的微觀結構構筑與吸波特性調控開展系列研究工作。具體如下：（1）采用經典濕法化學+模板+水熱的策略制備得到低維二硫化鉬包覆于空心碳球（HCS）的核-殼結構型MoS2@HCS吸波材料（圖1）。作為碳系材料的代表，HCS雖然具有高頻微波響應強、低密度、可調孔隙率等特點，但是相較單一功能相或者兩相的簡單混合，MoS2@HCS核殼結構型的構筑可在MoS2/HCS界面處有效形成異質界面，引入更大的比表面積，有助于材料在電磁場中產生界面電荷聚集以及缺陷極化。異質界面引起的電荷傳輸?shù)淖铚a生更多躍遷電子，從而提高材料的歐姆損耗。另外，通過設計核殼兩相的厚度和形貌同樣利于優(yōu)化材料的電磁阻抗匹配特性，制備的MoS2@HCS材料在2-40GHz頻段內展現(xiàn)出優(yōu)異的薄層微波衰減特性。該工作以Ultrathin MoS2 Nanosheets Encapsulated in Hollow Carbon Spheres: A Case of a Dielectric Absorber with Optimized Impedance for Efficient Microwave Absorption為題，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上。
圖1.（a）經典濕法化學+模板+水熱的策略示意圖；（b）MoS2@HCS的TEM以及HADDF表征；（c）MoS2@HCS在2-40 GHz頻段下的微波吸收性能展示
（2）二硫化鉬材料存在幾種不同的晶相（如2H、1T）。其中，2H表現(xiàn)為熱力學穩(wěn)定的半導體相，而1T表現(xiàn)為熱力學亞穩(wěn)態(tài)的金屬相。該工作采用磁場水熱的策略，通過巧妙調控外界施加磁場的大?。?T→9T），達到調控二硫化鉬2H/1T晶相組成的目的，最終制備出1T相線性變化（0wt%、24wt%、50wt%、100wt%）、穩(wěn)定的系列二硫化鉬吸波材料（圖2）。實驗證實，二硫化鉬微波衰減特性隨材料中1T相含量的提升呈現(xiàn)出先提升后減弱的變化規(guī)律。HRTEM、Lorentz-TEM、CST仿真以及DFT計算表征表明：50wt% 1T含量下的二硫化鉬吸波材料具有強的相界面極化效應，從而為電磁波的損耗提供了充足的損耗位點?；诖耍?T-50wt%二硫化鉬吸波材料表現(xiàn)出優(yōu)異的微波吸收特性（最大反射率損耗為-45.5 dB，有效覆蓋頻寬為-3.89 GHz）。該工作針對二硫化鉬材料，首次提出晶相工程的介電調控策略，豐富了該領域的調控機制，顯示出良好的應用前景。此外，該調控機制有望拓展到其他TMDs體系中，進一步推動其在微波吸收領域的實際應用。近期該工作以Phase Manipulating toward Molybdenum Disulfide for Optimizing Electromagnetic Wave Absorbing in Gigahertz為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。
圖2.（a）磁場水熱的制備策略示意圖；（b-d）XRD、XPS結果以及微波吸收表征對比示意圖；（e-g）電子全息、CST模擬仿真以及DFT計算結果示意圖