成果简介

开发具有强大电磁干扰屏蔽效率（SE）、高机械性能和多功能性的优秀电磁干扰（EMI）屏蔽材料势在必行。碳材料是公认的高性能 EMI 屏蔽材料的理想替代品，但其高脆性极大地阻碍了其应用。

本文，浙江农林大学李彩彩 副教授、孙庆丰 教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“High-Compressive, Elastic, and Wearable Cellulose Nanofiber-Based Carbon Aerogels for Efficient Electromagnetic Interference Shielding”的论文，研究通过定向冷冻干燥和碳化，制备出了一种具有高压缩性、高弹性和优异 EMI 屏蔽性能的纤维素纳米纤维/还原氧化石墨烯-葡萄糖碳气凝胶（C-CNFs/rGO-glu）。

具体来说，在70%的高应变下，经过 100 次压缩释放后，高度和应力保持率分别为 88% 和 90.9%。气凝胶的电磁屏蔽效果达到67.5dB，并呈现出以吸收为主的屏蔽机制，吸收损耗率为97.5%。此外，碳气凝胶还能捕捉微妙的电信号以监测不同的人体行为，并表现出优异的隔热和红外隐身性能。

图文导读

图1.通过定向冷冻铸造工艺制备C-CNFs/rGO-glu气凝胶的示意图。

图2.C-CNFs/rGO碳气凝胶的形貌图

图3.CNF/GO-glu 和 C–CNFs/rGO-glu 的 XRD 图谱 （a）、FT-IR 光谱 （b）、拉曼光谱 （c） 和 XPS 勘测扫描 （d）。CNFs/GO-glu 的高分辨率 C 1s XPS 光谱，（e） 和 C–CNFs/rGO-glu （f）。

图4.C-rGO（a）和C-CNFs/rGO-glu（b）的压缩和恢复的数码照片和示意图。

图5.不同压缩应变下C-CNFs/rGO（a）和C-CNFs/rGO-glu（b）的应力-应变曲线，以及70%压缩应变下100次循环的C-CNFs/rGO（c）和C-CNFs/rGO-glu（d）的应力-应变曲线。

图6、C–CNFs/rGO-Glu气凝胶的传感器性能

图7、 C-CNFs/rGO-Glu气凝胶的隔热和红外隐身性能

小结

综上所述，通过靶向冻干和高温碳化成功制备了一种具有高压缩弹性的C-CNFs/rGO-glu气凝胶。CNFs和葡萄糖的加入增强了rGO层之间的相互作用，形成了超轻、柔韧、超稳的层状结构，大大改善了气凝胶的力学性能。具体来说，在70%的应变下，100次压缩释放循环后，高度保持率为88%，应力保持率为90.9%。由于独特的层状结构和介电损耗的协同作用，碳气凝胶的电磁屏蔽效果高达67.52 dB，并表现出基于吸收的电磁屏蔽机制，吸收损失率为97.5%。此外，气凝胶对小张力和压力的检测很敏感，并表现出优异的隔热和红外隐身性能，这为现代军队的可穿戴设备和反红外探测提供了广阔的应用前景。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsami.3c16559