APD C-PUAMG气凝胶的示意图和照片APD MXene气凝胶的机械性能和冲击波吸收性能APD C-PUAMG气凝胶的电磁干扰屏蔽性能APD C-PUAMG气凝胶的光吸收产生的多功能性
快速、节能、可扩展地制备高强度、柔性、多功能纳米结构气凝胶是人们的强烈愿望，但也是一项挑战。本文开发了一种常温加压干燥（APD）策略，包括自发泡、浸涂和氧化石墨烯（GO）辅助的多重交联处理，用于快速、大面积制备聚脲/过渡金属碳化物/氮化物（MXenes）气凝胶。APD MXene气凝胶具有低密度、出色的机械强度和超柔性，包括可拉伸性、良好的导电性、疏水性和对各种溶剂的高耐受性。气凝胶具有坚固、富有弹性的细胞壁和多孔结构，能高效吸收高频、高速机械冲击波，大大超越了生物质、塑料、弹性体、陶瓷和金属。APD MXene气凝胶除了在4-40 GHz超宽带频率下具有超过40 dB的出色微波屏蔽性能外，还具有更高的氧化稳定性，因此可在恶劣条件下使用。此外，气凝胶卓越的光吸收能力还可用于高效光热转换、治疗、抗菌、海水淡化、水净化、除冰和稠油吸收。这项工作为制造大面积、高强度、超灵活、多功能的MXene气凝胶提供了一种简便、节能、可扩展的APD方法，启发了一种新的协同防御机械冲击和电磁波的方法，并将其作为航空航天、设备保护和下一代电子产品的潜在候选材料。
图文简介
我们提出了一种快速、可扩展的APD策略，用于制备轻质、坚固和超柔韧的C-PUAMG气凝胶。这种APD策略包括自发泡、浸涂和GO辅助化学交联处理，避免了对能源密集型设备的依赖，通过绿色方法促进了高效、大面积和大规模气凝胶的制备。APD策略的创新设计使基于MXene的气凝胶具有低密度、高导电性、出色的机械强度和超柔性、良好的疏水性、对水和各种溶剂的高耐受性以及显著提高的氧化稳定性。APD气凝胶的优异性能有助于增强对高频高速机械冲击波和超宽带电磁微波的协同防御能力。值得注意的是，在材料消耗相同的情况下，我们的低密度APD气凝胶的冲击波吸收能力明显高于生物质或生物质衍生材料、塑料、弹性体、陶瓷和金属等各种材料。MXene含量为1.4-6.6 wt%的APD气凝胶的X波段EMI SE分别达到23.6-59.7 dB，而MXene含量仅为5.7 wt%时，在4-40 GHz的超宽带频率范围内，EMI SE超过40 dB，令人满意。此外，光吸收能力还带来了显著的光热转换性能。结合合理设计的组件和多孔结构，可实现显著的光热抗菌、海水淡化、水净化、除冰和稠油吸收性能，扩展了其多功能性。因此，这项工作不仅为制造低密度、高强度、超柔性的多功能MXene基气凝胶提供了一种可持续、节能、省时、可扩展的APD方法，还强调了针对机械冲击和电磁波的创新协同防御设计，拓宽了其在先进材料、航空航天、国防、热管理和下一代柔性电子等领域的应用前景。
论文信息
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202402889
通讯作者：Wenlong Xu, Jiurong Liu,Zhihui Zeng, Na Wu
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