仿生聚酰亚胺/碳纳米管气凝胶：具有核心辐射结构及类似“Omasum”形态的特征，实现卓越的电磁屏蔽性能与优异的弹性

《Advanced Materials》：Bioinspired Polyimide/Carbon Nanotube Aerogels With Core-Radiating and Omasum-Like Morphology toward Excellent Electromagnetic Shielding and Superior Elasticity

多尺度结构协同增强聚酰亚胺/CNT气凝胶电磁屏蔽效能及其自适应特性研究，通过调控碳纳米管含量与前驱体浓度实现三轴分级结构（宏观核心辐射、微观胞状折叠、纳米尺度CNT桥接），获得71 dB屏蔽效能和6470 dB cm2/g比效，兼具负泊松比（-0.28）和耐500次压缩的结构稳定性。

　　

摘要

基于轻质聚合物的电磁干扰（EMI）屏蔽材料具有优异的机械适应性和热稳定性，对下一代电子产品至关重要。然而，传统的通过多孔结构提高EMI屏蔽效率（SE）的方法往往会在动态变形下损害材料的结构完整性或其EMI屏蔽性能。本文提出了一种形态发生学方法，通过调整冻干过程中的碳纳米管（CNT）含量和前驱体浓度来精确控制前驱体的热力学行为。利用这种方法，制备出了具有前所未有的三维层次结构的聚酰亚胺/CNT气凝胶（宏观核心辐射图案、微观类似 omasum 的折叠结构以及纳米级 CNT 桥接）。这些多尺度结构之间的协同作用通过多次反射延长了电磁波的传播路径，使得 EMI SE 达到 71 dB，同时具有超高的比效率（6470 dB cm² g^?1）。值得注意的是，C67-5.0 气凝胶在温度变化时仍表现出优异的 EMI 屏蔽性能（350°C 时提升 5.0%），负泊松比（约 ?0.28），以及良好的结构稳定性（经过 500 次压缩循环后高度保留率约为 90%）。这种高 EMI SE、出色的机械性能和优异的结构压缩性的独特组合为设计适用于航空航天和电子行业的自适应 EMI 屏蔽系统开辟了新的途径。

图形摘要

本文采用形态发生学方法，通过调整冻干过程中的碳纳米管（CNT）含量和前驱体浓度来精确控制前驱体的热力学行为，从而制备出了具有前所未有的三维层次结构的聚酰亚胺/CNT 气凝胶（宏观核心辐射图案、微观类似 omasum 的折叠结构以及纳米级 CNT 桥接）。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。