近期，我校纺织科学与工程学院特种防护纺织品研究所付少海教授团队唐春霞副教授在国际知名期刊Carbohydrate Polymers上在线发表了题为 ̋Ambient dried cellulose paper- based sandwich structural composite with broadband, low reflective, and high EMI shielding efficiency ̋。
随着现代电子设备的普及，电磁波（EMW）污染问题日益严重，对人体健康和电子设备的正常运行构成了威胁。多数电磁屏蔽材料往往因电导率较高，存在“高反射-二次污染”难题，对周围精密电子器件及通信系统造成干扰。电磁屏蔽材料在实际应用中除需具备高效的电磁干扰（EMI）屏蔽能力外，其热伪装性能也日益成为关键指标，尤其在军工隐身、高温作业防护及航空航天等极端环境中。
针对上述问题，该研究提出导电梯度结构策略，构建一种三明治结构的纸基复合材料，用于实现了高EMI屏蔽效率和低反射率的双重性能，表现出吸收主导型屏蔽机制，并兼具电磁屏蔽与红外热伪装功能。这种复合材料由含有MXene的气凝胶层、MXene涂层纸（MP）层和高导电性的AgNWs/CNF薄膜(AC)层组成。研究气凝胶单层、AC-MP双层、AC-MP气凝胶三层的屏蔽性能和屏蔽机理。以细菌纤维素（BC）为骨架，GPTMS-PEI化学交联形成BGP网络，再引入MXene纳米片的策略，采用常压干燥工艺制备气凝胶，替代传统冷冻干燥，显著降低能耗与成本。气凝胶中的多孔结构和导电的MXene纳米片导致入射波的多次反射、散射和导电损耗。MP以及高导电的AC膜相互作用，丰富电子载流子导致了导电损耗。不同组分之间和不同层之间的非均相界面在交变电磁场作用下产生界面极化，致使入射EMW损耗和吸收。导电梯度结构设计使其与自由空间具有良好的阻抗匹配，改善电磁波在复合材料中的入射。该策略使得复合材料在3.1 mm厚度下实现 71.46 dB的高屏蔽效率和 0.1的超低反射系数（R）。此外，得益于气凝胶层超低导热率（0.048 W m⁻¹ K⁻¹）可以有效地减少热物体的传热和辐射，配合MP和AC层的低红外发射率，兼具电磁屏蔽与红外热伪装功能。该策略可实现大尺寸的制备，具备规模化生产潜力。该研究为实现高屏蔽与低反射兼具热红外伪装复合材料提供了新策略。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124455
相关研究图片
相关研究图片
