《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Flexible bamboo-based microcapacitance-schottky heterostructures for integrated microwave absorption and self-powered wearable sensing
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本刊推荐：为应对电磁污染防护与可穿戴设备供能难题，研究人员开发了具有微电容-肖特基异质结构的柔性竹基复合材料。该材料通过MXene/MoS2交替层状设计，在K波段实现-52.05 dB超强反射损耗和7.95 GHz有效吸收带宽；同时可构建开路电压81.8 V的摩擦纳米发电机（TENG），实现无外部电源的人体运动监测。这项研究为电磁密集环境下的多功能可穿戴设备提供了可持续解决方案。
随着5G基础设施、自动驾驶汽车雷达和普及化可穿戴设备的迅猛发展，现代环境已被电磁波全面覆盖。从医疗监护单元到精密制造设施，电磁干扰不仅影响仪器正常工作，长期低强度电磁暴露更对信息安全构成威胁。开发兼具高效电磁波吸收（EMWA）和环境机械能收集功能的先进材料，成为解决这一难题的关键突破口。
传统电磁防护材料面临可扩展制备与多功能集成的重要挑战。特别是如何平衡阻抗匹配与衰减性能，以及如何实现电磁防护与能量自主的协同优化，一直是该领域的瓶颈问题。与此同时，摩擦纳米发电机（TENG）作为新兴的可持续能源技术，虽然能够将机械能转化为电能，但其与高性能电磁防护材料的有效集成仍存在技术障碍。
在这项发表于《Advanced Composites and Hybrid Materials》的研究中，研究人员创新性地提出了一种柔性可持续的微电容-肖特基异质结构，成功实现了K波段超高效微波吸收与自供电健康监测的协同功能。该研究通过将导电Ti3C2TxMXene电极与1T/2H-MoS2介电层在竹基基底上进行组装，构建了独特的异质结构。
研究团队采用了几项关键技术方法：首先通过对天然竹材进行"溶胀-交联-脱木素"三步处理，优化了竹材的孔隙结构和表面化学特性；随后通过水热法合成具有混合相结构的1T/2H-MoS2纳米花，并通过选择性蚀刻制备Ti3C2TxMXene纳米片；最后通过真空浸渍和热压工艺将功能材料与竹基基底复合，形成具有微电容-肖特基异质结构的柔性薄膜。
结构表征与化学组成
扫描电镜分析显示，优化的MXene/MoS2比例为5:5时，材料形成了交替的导电-半导体层状结构，构建了周期性的微电容阵列。透射电镜证实了0.35 nm的MXene晶格间距，以及0.64 nm（2H-MoS2）和0.94 nm（1T-MoS2）的混合相结构。X射线光电子能谱进一步验证了1T和2H相MoS2的共存，这种异质相结构为多机制电磁波耗散提供了基础。
电磁波吸收性能
在18-26 GHz频段内，BMXMo55薄膜表现出卓越的电磁波吸收性能，最小反射损耗（RLmin）达到-52.05 dB，有效吸收带宽（EAB）为7.95 GHz。这种优异的性能源于材料良好的阻抗匹配（匹配区域达50.27%）和高达200的衰减常数。微电容-肖特基结构通过界面极化和偶极极化增强了电磁波耗散，同时导电网络提供了有效的传导损耗。
电学输出性能
基于BMXMo55薄膜构建的摩擦纳米发电机（BMXMo-TENG）表现出优异的电学输出特性。在2 Hz频率和50 N压力下，开路电压达到81.8 V，功率密度为6.4 μW/cm2。这种高性能源于MXene增强的电荷转移能力和MoS2介电层对表面电荷积累的促进作用，以及MXene-MoS2界面形成的肖特基势垒对电荷捕获的增强效应。
自供电传感应用
BMXMo-TENG在健康监测方面展现出多功能应用潜力。实验表明，该系统能够准确检测不同呼吸状态（正常呼吸、深呼吸、运动呼吸），实时监测手腕、手指和肘部等关节运动，并能识别跳跃、高踢腿和行走等下肢活动。此外，该系统还能检测皱眉、吞咽和咳嗽等微动作，并显示出语音识别监测的潜力。
该研究通过巧妙的材料设计和结构工程，成功开发了一种集电磁波吸收与自供电传感于一体的柔性竹基复合材料。微电容-肖特基异质结构的构建不仅解决了阻抗匹配与衰减性能的平衡难题，还实现了电磁防护与能量收集的功能协同。BMXMo55薄膜在K波段表现出卓越的电磁波吸收性能，同时其摩擦电输出足以驱动商业电子设备并实现实时生理信号监测。
这项工作的创新意义在于将天然可持续材料与前沿纳米技术相结合，为下一代绿色电磁健康监测技术建立了新范式。所提出的材料平台不仅适用于智能可穿戴设备，在电磁密集环境下的生物医学传感、军事隐身技术和物联网设备等领域也具有广阔应用前景。特别是其环境友好特性和低成本制造优势，为大规模推广应用提供了可能，标志着多功能电子材料向可持续发展方向迈出了重要一步。
