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強(qiáng)度與吸波兼具！中科大纖維素基結(jié)構(gòu)材料新高度！

來源：時(shí)間：2024-02-01 10:08:25 瀏覽：2101次

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

通訊作者：俞書宏院士、管慶方副研究員

通訊單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03989.

研究背景

纖維素納米纖維（CNF）作為可再生、可持續(xù)的高性能材料，因其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、良好的熱尺寸穩(wěn)定性和抗沖擊能力，在生物材料、柔性電子、儲(chǔ)能器件、包裝材料等領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。其中，基于CNF的功能薄膜和氣凝膠得到很好的發(fā)展，但這些薄膜或氣凝膠中構(gòu)建精細(xì)結(jié)構(gòu)的策略，如澆鑄、刮涂和冷凍干燥，不適合制備結(jié)構(gòu)材料。因此，開發(fā)一種通用的結(jié)構(gòu)構(gòu)建策略以實(shí)現(xiàn)纖維素基結(jié)構(gòu)材料的功能和機(jī)械性能的協(xié)同具有重要意義。基于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士和管慶方副研究員等人報(bào)道了通過仿生梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于CNF的結(jié)構(gòu)材料，使用空心磁鐵礦納米粒子和磷酸化修飾的CNF作為構(gòu)建塊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的機(jī)械性能和電磁波吸收（EMA）能力。

文章要點(diǎn)

1、對比塑料基EMA材料，所制備的基于纖維素的高性能Grad EMA-SM表現(xiàn)出優(yōu)異的熱性能，包括極低的熱膨脹系數(shù)、溫度變化時(shí)穩(wěn)定的機(jī)械性能以及更好的導(dǎo)熱性，展現(xiàn)了作為隱身材料和抗電磁干擾電子器件封裝材料的巨大應(yīng)用前景。

2、測試發(fā)現(xiàn)，梯度設(shè)計(jì)使得結(jié)構(gòu)材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)到~205 MPa，同時(shí)也改善了阻抗匹配，有助于實(shí)現(xiàn)高EMA能力（-59.5 dB）和寬有效吸收寬度（5.20 GHz）。

圖文展示

圖1. Grad EMA-SM的制備與性能

圖2. Grad EMA-SM的結(jié)構(gòu)表征

圖3. Grad EMA-SM的電磁波吸收性能。

圖4. Grad EMA-SM的機(jī)械性能和使用性能

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