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随着电子产品增多，电磁干扰（EMI）问题加剧，现有气凝胶制备方法复杂昂贵。研究人员采用双交联系统辅助常压干燥策略制备 TOCNF/CGG 气凝胶。该气凝胶在 0.1071 g cm?3 密度下 EMI 屏蔽效能达 62.65 dB，为相关领域提供新方向。
在科技飞速发展的当下，各类电子设备如潮水般涌入人们的生活。手机、电脑、智能家居等电子产品在给人们带来便利的同时，也引发了一个棘手的问题 —— 电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）。这些设备产生的电磁波相互交织，不仅会干扰其他设备的正常运行，还可能对人体健康造成潜在威胁。就像看不见的 “幽灵”，在无形中影响着人们的生活和科技的进步。
目前，解决 EMI 问题的关键在于寻找高效的电磁屏蔽材料。气凝胶凭借其轻质、高孔隙率的特性，在 EMI 屏蔽领域展现出巨大潜力，它能让电磁波在孔隙中多次反射和吸收，从而有效削弱电磁辐射。然而，传统气凝胶的制备过程困难重重。常用的冷冻干燥或超临界干燥方法，不仅成本高昂，操作复杂，还需要特定的设备和条件，这大大限制了气凝胶的大规模生产和应用。
为了攻克这些难题，国内研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们致力于开发一种简单易操作且环保的方法，来大规模制备生物质气凝胶用于 EMI 屏蔽。研究人员提出了双交联系统辅助常压干燥策略，成功制备出 TOCNF/CGG 电磁干扰屏蔽气凝胶。这种气凝胶结构完整、柔韧性好，密度仅为 0.1071 g cm?3 。同时，它还具备出色的电磁屏蔽性能，在该密度下电磁干扰屏蔽效能（EMI SE）达到 62.65 dB，比表面积屏蔽效能（SSE，SE/density）为 584.98 dB cm3 g?1 。此外，聚二甲基硅氧烷（PDMS）的引入，进一步保护气凝胶在复杂环境中维持其电磁屏蔽性能。这项研究成果发表在《Applied Materials Today》上，为生物质气凝胶的制备和电磁干扰屏蔽材料的发展开辟了新道路，具有重要的理论意义和实际应用价值。
研究人员在实验过程中主要运用了以下关键技术方法：首先，将 TEMPO 氧化纤维素纳米纤维（TOCNF）、阳离子瓜尔胶（CGG）、Fe3?和碳纳米管（CNT）构建双交联网络形成水凝胶。接着，通过冻融循环、溶剂置换以及常压干燥等步骤获得 TOCNF/CGG/Fe3?/CNT（TCFC）气凝胶。最后，引入 PDMS 对气凝胶进行处理，以测试其在复杂环境中的性能。
结构和气凝胶的相互作用
研究人员通过实验观察到，TCFC 气凝胶在常压干燥过程中展现出良好的结构稳定性。在干燥前，TCFC80 样品直径为 75 mm，常压干燥后直径仅减小约 4 mm，且气凝胶厚度几乎不变。这表明双交联系统有效地保护了气凝胶的孔隙结构，使其在干燥过程中能够抵抗因水分蒸发产生的毛细管力，维持结构完整性。
电磁干扰屏蔽性能
经过测试，制备的 TCFC 气凝胶表现出优异的电磁干扰屏蔽性能。在密度为 0.1071 g cm?3 时，其电磁干扰屏蔽效能达到 62.65 dB，比表面积屏蔽效能为 584.98 dB cm3 g?1 。这一性能数据表明，该气凝胶在电磁干扰屏蔽领域具有极大的应用潜力，能够有效阻挡电磁辐射，为解决电磁干扰问题提供了新的材料选择。
PDMS 对气凝胶性能的影响
研究发现，引入 PDMS 后，气凝胶在复杂环境中的稳定性得到显著提升。PDMS 能够保护 TCFC 气凝胶，使其在复杂环境下依然保持稳定的电磁干扰屏蔽性能。这一结果为气凝胶在实际复杂环境中的应用提供了有力保障，拓宽了气凝胶的应用场景。
在这项研究中，研究人员成功制备出具有双交联结构的常压干燥生物质气凝胶，解决了传统气凝胶制备困难的问题。该气凝胶不仅结构稳定、密度低，还具备优异的电磁干扰屏蔽性能，在复杂环境下也能保持稳定。这一研究成果为电磁干扰屏蔽材料的发展提供了新的方向，有望推动相关领域的技术进步，促进电子产品的绿色化发展，在实际应用中具有广阔的前景。
