广西热作所科技人员在一区期刊发表木薯茎秆协同预碳化与闪式焦耳加热技术用于超宽带微波吸收的论文

近日，广西热作所联合中国热带科学院热带作物品种资源研究所、桂林市农业科学研究中心和华南农业大学未来生物质学院在国际期刊Industrial Crops & Products（中科院1区，影响因子：6.4）发表题为“Synergistic pre-carbonization and flash Joule heating of cassava stalks for ultra-broadband microwave absorption”的研究论文。

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图1. 论文首页截图

5G通信系统与电子设备的广泛应用带来了日益严重的电磁辐射污染，由此催生了对高性能、绿色环保且低成本的微波吸收材料产生了迫切需求。生物质衍生碳材料在该领域展现出巨大潜力，然而传统碳化工艺存在能耗高、微观结构可控性差等问题，难以兼顾介电损耗与阻抗匹配。

本文以农业废弃物——木薯茎秆为原料，提出了一种结合预碳化与闪速焦耳加热（FJH）处理的协同策略，制备高性能微波吸收碳材料。其中，预碳化工艺可有效去除挥发性组分并构建稳定的碳前驱体，从而避免在后续超快速FJH处理过程中可能出现的结构坍塌。通过精确调控预碳化温度（320–800 ℃）与FJH处理温度（1000–2000 ℃），实现了缺陷密度、石墨化程度与分级多孔结构之间的最优平衡。优化样品CS400–2000展现出卓越的微波吸收性能：最小反射损耗在7.5  GHz频率下低至−56.2  dB，且在5  mm厚度下具有8.7  GHz的超宽有效吸收带宽。机理研究揭示，上述卓越性能源于良好的阻抗匹配与多种耗散机制（包括偶极极化、界面极化、导电损耗及多重反射）的协同作用。本研究为制备微观结构可调、吸波性能优异的生物质衍生碳材料提供了一种高效且可规模化的制备方法。

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