Abstract Developing microwave absorption materials with broadband and lightweight characters is of great significance. However, it is still a great challenge for carbonized biomass without loading magnetic particles to cover the broad microwave frequency. Herein, it is proposed to carbonize freeze‐dried waxberry to make full use of its natural hierarchical gradient structure to target the ultrabroad band microwave absorption. The carbonized freeze‐dried waxberry shows radial‐gradient and hierarchical structure. The different components of hierarchical waxberry demonstrate gradient dielectric properties: the outer component shows anisotropic dielectric constants with smaller value, while the inner core shows higher dielectric constants. This gradient dielectric property is beneficial to the impedance matching and strong polarization. As a result, the bandwidth of carbonized waxberry exhibits an ultrabroad band microwave absorption, ranging from 1 to 40 GHz with the reflection loss value below −8 dB. Meanwhile, the bandwidth can cover from 8 to 40 GHz when the reflection loss is below −15 dB. The ultrabroad microwave absorption is attributed to the hierarchical radial‐gradient structure of carbonized waxberry, which provides good impedance matching with air media. This achievement paves the way for the exploitation of natural hierarchical biomass as a superlight and broadband high‐performance microwave absorption material.

The interaction between refractories and molten steel in tundish has significant influence on quality of steel. The calcined dolomite and fused magnesia were adopted as raw materials to prepare MgO–CaO based refractories for tundish. Then the reaction behavior between refractories with different contents of calcined dolomite and molten steel was investigated. After reaction with different refractories at 1550 °C for 90 min, the total O and P in steels reduced by 33.9 % and 77 % respectively when increasing calcined dolomite from 0 to 60 wt%, the average size and area proportion of inclusions decreased from 4.92 μm and 9.98 ‰ to 2.47 μm and 4.73 ‰ respectively. Inclusions of FeO wrapped by FeO–P2O5–MnS translated to FeO coated by FeO–MnS. The CaO introduced by calcined dolomite could reduce the increase of oxygen to molten steel owing to better thermodynamic stability compared with MgO. Meanwhile, CaO could absorb [P] to form Ca3(PO4)2 on the surface of calcined dolomite particles, which was beneficial for dephosphorization of molten steel.

Interface engineering between Co3O4 and MnO2 shows distinct advantages in regulating the surface properties of catalysts. However, there is still doubt about whether the interfacial effects originate from the interaction between heterogeneous metals and Co3+ or Co2+. Herein, Co3O4-MnO2 interface was successfully constructed on Co3O4 primarily exposed different crystal planes to design Co ions that were directly linked to MnO2 at Co3O4-MnO2 interface. Combining the results of systematic characterizations and catalytic performance evaluation, it is found that the oxidative decomposition of toluene over Co3O4@MnO2 catalysts is significantly accelerated in comparison with the pristine Co3O4, which can be attributed to the greatly increased Co3+ and adsorbed oxygen species as well as specific surface area after the successful construction of Co3O4-MnO2 heterointerface. However, Co3O4-MnO2 interface shows much greater influence on Co3O4@MnO2-100 where Co ions mainly exist in the form of Co2+ than that on Co3O4@MnO2-110 dominated by Co3+. Furthermore, catalytic performance evaluation results illustrate that the T90 of Co3O4@MnO2-110 has only decreased by 11 °C compared to Co3O4-110, while the T90 of Co3O4@MnO2-100 is 50 °C lower than that of Co3O4-100. Therefore, based on the above results it speculates that the strong interaction between MnO2 and Co3O4 at Co3O4-MnO2 hetero-interface may originate more from the synergistic effect between MnO2 species and Co2+ ions. In addition, the in-situ DRIFTS demonstrate that the oxidation of toluene over Co3O4@MnO2 catalysts follows the path of toluene → benzaldehyde → benzoate → maleic anhydride → water and carbon dioxide.

We propose a versatile tunable terahertz (THz) absorber based on vanadium dioxide (VO2) and graphene, and studied the absorption properties of absorber using the finite difference time domain (FDTD) method. It was found that by adjusting the conductivity of VO2 via temperature, the absorber can exhibit narrowband or wideband absorption. When the VO2 is kept in room temperature it has low conductivity and is in insulating state, the absorber operates in a narrowband absorption mode. When the temperature of VO2 is higher than 68 °C it is in the metallic state, the absorber shows a wideband absorption. In addition, the amplitude of absorption can be adjusted easily by changing the Fermi energy level (EF) of graphene. When the VO2 is in insulating state,and the EF of graphene is set at 1.2 eV, the terahertz absorber shows a strongest narrowband absorption with a peak at 5.25 THz. When the VO2 is in metallic state,the terahertz absorber can achieve wideband absorption exceeding 90 % in 1.48–3.62 THz range. Furthermore, we analyzed the absorption mechanism of the absorber using impedance matching theory and transmission line theory, and investigated the influence of incident angle on absorption spectra. Finally, we validated the capability of metasurfaces as a biosensor by detecting avian influenza viruses.

To achieve all-organic polymer with high dielectric performances, we have designed a novel side-chain liquid crystalline polymer (P7) with strong polar mesogen of (Z)-4-(2-cyano-2-phenylvinyl)benzonitrile (CSCN) attached to polycyclooctene backbone. The bis-cyano-substituted CSCN is board-shaped and exhibits a large dipole moment (8.54 D) which tilts ∼34.2° away from its molecular long axis. Consequently, CSCN shows unique dual molecular anisotropy: one from biaxial shape anisotropy and the other from polarization anisotropy. The complex phase behaviors of P7 were investigated employing mainly the techniques of differential scanning calorimetry and X-ray diffraction. Four liquid crystal (LC) phases are identified as K0, K1, K2 and K3, which are SmA, highly-ordered biaxial SmA, B5-like and of B7-like, respectively, with the thermal stability increased in sequence. The experimental results indicate that the different LC phases are arisen from the competition and balance between π-π stacking and dipole-dipole interaction. While the face-to-face π-π stacking is dominant in K0 and K1, optimizing the dipole-dipole interaction causes the CSCN mesogens within the smectic layer to tilt and rotate, resulting in K2 and K3. We further investigated the dielectric properties of P7 films using polarization-electric field loops test. The dielectric constant (εr) of P7 is found to be LC structure dependent, which is increased when the LC phase is varied from K0 to K3. With an average εr of 9.7 achieved in K3 and the low dielectric loss (tan δ = 0.001), P7 film offers a promising material in advanced applications like energy storage and electronic devices.