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强度与吸波兼具！中科大纤维素基结构材料新高度！

来源：时间：2024-02-01 10:08:25 浏览：1770次

第一作者：Liu Zhao-Xiang、Yang Huai-Bin、Han Zi-Meng

通讯作者：俞书宏院士、管庆方副研究员

通讯单位：中国科学技术大学

DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03989.

研究背景

纤维素纳米纤维（CNF）作为可再生、可持续的高性能材料，因其轻质、高强度、良好的热尺寸稳定性和抗冲击能力，在生物材料、柔性电子、储能器件、包装材料等领域引起了广泛关注。其中，基于CNF的功能薄膜和气凝胶得到很好的发展，但这些薄膜或气凝胶中构建精细结构的策略，如浇铸、刮涂和冷冻干燥，不适合制备结构材料。因此，开发一种通用的结构构建策略以实现纤维素基结构材料的功能和机械性能的协同具有重要意义。基于此，中国科学技术大学俞书宏院士和管庆方副研究员等人报道了通过仿生梯度结构设计开发了一种基于CNF的结构材料，使用空心磁铁矿纳米粒子和磷酸化修饰的CNF作为构建块，同时实现了优异的机械性能和电磁波吸收（EMA）能力。

文章要点

1、对比塑料基EMA材料，所制备的基于纤维素的高性能Grad EMA-SM表现出优异的热性能，包括极低的热膨胀系数、温度变化时稳定的机械性能以及更好的导热性，展现了作为隐身材料和抗电磁干扰电子器件封装材料的巨大应用前景。

2、测试发现，梯度设计使得结构材料的弯曲强度达到~205 MPa，同时也改善了阻抗匹配，有助于实现高EMA能力（-59.5 dB）和宽有效吸收宽度（5.20 GHz）。

图文展示

图1. Grad EMA-SM的制备与性能

图2. Grad EMA-SM的结构表征

图3. Grad EMA-SM的电磁波吸收性能。

图4. Grad EMA-SM的机械性能和使用性能

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