水凝胶组装构筑电磁波吸收结构材料

纤维素基结构材料展现了包括轻质高强、极低热膨胀系数、优异的抗冲击性能与极端环境耐受性等一系列的优异性质，有着巨大的应用前景。然而，纤维素结构材料功能特性的集成仍然不足，传统的用于构筑功能性薄膜、气凝胶的手段并不适用于纤维素结构材料，因此发展一种通用的结构构筑策略实现纤维素结构材料的功能特性与机械性能的协同至关重要。在本工作中，我们报道了一种水凝胶层层组装构筑仿生梯度结构的策略，并基于空心四氧化三铁纳米粒子和磷酸化改性的CNF构筑了具有优异机械性能与电磁波吸收能力的CNF基仿生梯度结构材料。利用磷酸化CNF的剪切变稀的流变行为，我们克服了四氧化三铁磁性纳米粒子易团聚的困难，从而证实了方法的普适性。纤维素的磷酸化改性使其与四氧化三铁纳米粒子之间实现了很好的结合，层层组装的梯度结构带来了力学性能的进一步提升。同时，梯度结构在一定程度上解决了吸波材料面临的阻抗失配的问题，减少表面反射的同时保持了对电磁波的强吸收。优异的机械性能、电磁波吸收能力与服役性能展现了该材料在防电磁干扰的精密器件保护领域以及隐身技术领域的巨大应用前景。