【创全有我|教育教学】材化学院李翔教授课题组研究生在国际知名期刊上连续发表最新研究成果

近期，我院李翔教授课题组在电磁吸波及陶瓷领域取得研究进展，相关研究成果发表于国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，TOP期刊，IF=16.744）、《Ceramics International》（中科院一区，TOP期刊，IF=5.1）。

论文一：“High-entropy TiVNbMoC₃T_x MXene hybrid with balanced dielectric-magnetic loss for high efficient electromagnetic wave absorption with environmental stability. Chemical Engineering Journal 499 (2024) 156024”，材化学院2022级硕士研究生吴永鹏为第一作者，李翔教授和同济大学陆伟教授为共同通讯作者，上海理工大学为第一单位。

随着5G时代的到来，兼具高效电磁响应和良好环境稳定性的电磁波吸收材料成为研究的热点和难点。过渡金属碳化物/碳氮化物(MXene)由于因其原子层状结构和高电导率，在吸波材料领域展现出巨大潜力。然而，MXene受到表面端基影响，在高温高湿度环境中极易发生氧化，导致其介电和吸波性能退化。此外，MXene单一的损耗机制和差的阻抗匹配限制了吸收带宽和反射损耗强度。因此，提升传统MXene吸收材料的抗氧化能力和解决其单一损耗机制仍然面临挑战。在此背景下，团队首次合成了TiVNbMoC₃T_x高熵MXene及其磁性杂化材料。高熵MXene独特的高熵效应减缓了MXene氧化进程，磁性纳米题粒的引入则促进了界面极化损耗和强磁耦合，从而增强了电磁波的衰减。磁性高熵MXene杂化材料在1.46 mm的匹配厚度下展现出-57.59 dB的反射损耗，且在1.53 mm厚度下有效吸收带宽达到4.72 GHz，展现了优异的电磁吸波性能。此外，磁性高熵MXene杂化材料还表现出优异的抗氧化和电化学腐烛性能。

(论文一的部分研究结果)

论文二：“Preliminary exploration of elemental substituting at M, A, X, and Tx sites in MXenes: design, synthesis, and precise microwave absorption performance regulation, Chemical Engineering Journal 496 (2024) 154159”，李翔教授与材化学院2022级硕士研究生陈超龙为共同第一作者，同济大学陆伟教授为通讯作者，上海理工大学为第一单位。

近年来，MXene因其优异的电导率、丰富的端基团、独特的电子结构、大的比表面积和独特“手风琴”般的形态而备受关注。然而，MXene过高的电导率和单一损耗机制导致其阻抗匹配较差以及极化损耗贫乏，从而限制了其微波吸收性能。团队以原子取代分别制备了Mo₂TiC₂、Al-Ti₃C₂、Ti₃CN和 Ti₃C₂-Br四种材料，实现了精确控制MXene的最低反射损耗、频段宽度和匹配厚度等微波吸收参数，总体电磁吸波性能得到显著提升。其中，A位元素取代优化了与MXene的匹配厚度（从2.0 mm减少到1.5 mm）；X位元素取代增加了有效带宽（从2.3 GHz提升到5.8 GHz）；Tx位元素取代加强了最低反射损耗（从-25.4 dB增加到-43.6 dB）。

(论文二的部分研究结果)

论文三：“Preparation of transparent MgAlON ceramics with tunable compositions. Ceramics International 50 (2024) 29560-29567”，材化学院2021级硕士研究生褚献献为第一作者，李翔教授和中科院上海硅酸盐研究所毛小建研究员为共同通讯作者，上海理工大学为第一单位。

氮氧化铝（AlON）透明陶瓷具有优异的光学和力学性能，在军事、航空航天及民用等领域受到广泛关注。然而，AlON在低温下容易分解为α-Al₂O₃和AlN，随温度升高会发生AlON的再合成。团队基于MgO对AlON陶瓷相的稳定作用，探究了MgO助剂对AlON陶瓷烧结致密化、微观结构及性能的影响，旨在实现光学和力学性能的协同提升。研究发现，在1350-1600℃温度范围内，MgO的加入显著抑制了α-Al₂O₃和AlN相的形成，有利于尖晶石型相的稳定；添加10.0 wt% MgO的MgAlON陶瓷在600nm处透光率为82.9%，在3.7μm处透光率为87.7%，最佳维氏硬度约为13.65 GPa，展现出优异的透光性和力学性能。

(论文三的部分研究结果)

李翔，教授，主要从事新型磁性材料研发及应用、生物医用纳米材料及器件的开发应用方面的研究。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目、上海市自然科学基金面上项目、相关横向项目等10余项，获得中国专利授权10余项。在Advanced Functional Materials、Advanced Science、Nano letters、Small、Chemical Engineering Journal等SCI期刊上发表论文60余篇。

论文一链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156024

论文二链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154159

论文三链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.05.251