來源 | Composites Part A 

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背景介紹

隨著航空技術的進步，高超音速飛行器在軍事應用中不斷發展。飛機的部件在超高速飛行過程中會受到高溫的影響。同時，隱形技術對于避免被敵方雷達探測至關重要。因此，開發具有電磁波衰減和隔熱能力的多功能材料對科學家和工程師具有重要意義。氣凝膠是一種多孔材料，由具有空氣-氣相的微孔固體組成。獨特的互連網絡結構具有密度低、比表面積大等顯著特點，在電磁波衰減和隔熱方面發揮著關鍵作用。李及其同事制備了一種具有相當大的電磁波衰減和隔熱性能的有機-無機氣凝膠型材料。梁等人通過將MXene和石墨烯相結合，制備了一種混合氣凝膠，達到了令人印象深刻的效果。盡管這些氣凝膠表現出非凡的性能，但它們往往高溫下的坍塌阻礙了它們的實際應用。

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成果掠影

近期，東華大學張禮穎團隊針對如何制備較小體積收縮率的多孔PI氣凝膠取得最新進展。采用超聲冷凍干燥實現了PINF氣凝膠多級孔結構的調控。多級微孔結構由從PINF網中去除冰晶引起的相互連接的初級孔和PNIF網格中的次級孔組合形成。納米纖維氣凝膠獨特的多孔3D網絡提供了良好的阻抗匹配特性，并增強了電磁波的多次反射和散射。同時，MXene上的極性官能團和缺陷誘導偶極子極化，PINF和MXene 之間的異質界面增強了界面極化。因此，MXene/PINF氣凝膠表現出高效的微波吸收性能，顯示出-37.9 dB的最小反射損耗 和3.3 GHz的有效吸收帶寬 (EAB)。此外，MXene/PINF氣凝膠還表現出較低的導熱率和優異的壓縮性能，使其適合在特種服役環境中使用。研究成果以“A strategy to fabricate hierarchical microporous architecture of polyimide nanofibrous aerogels with efficient electromagnetic wave absorption and thermal insulation ”為題發表在《Composites Part A 》。

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圖文導讀

圖1. MXene/PINF氣凝膠的制備過程示意圖。

圖2. (a, a') MXene/PINF-L、(b, b') MXene/PINF-M和(c, c') MXene/PINF-S的SEM圖像；(d) 多級微孔結構的示意圖。

圖3. (a–c) 3D圖，(a′–c′) 2D等高線RL圖，以及(a″–c″) MXene/PINF-L、MXene/PINF-M和MXene/PINF-S不同厚度下的RL頻率曲線。

圖4. MXene/PINF氣凝膠的電磁波吸收機理圖。

圖5. (a) MXene/PINF氣凝膠在環境溫度下的導熱系數； (b) MXene/PINF氣凝膠的紅外圖像；(c) 用酒精火焰加熱的非洲百子蓮照片；（d）不同氣凝膠（ANF：芳綸納米纖維；NF：納米纖維；CS：殼聚糖；MT：蒙脫石；CNT：碳納米管；CNF：纖維素納米纖維）的隔熱性能比較。

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