崔 策，郭榮輝

(四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都 610065)

隨著智能電子和柔性可穿戴技術(shù)的迅速發(fā)展，引發(fā)的電磁波污染越來越嚴(yán)重。 電磁波不僅危害人體身心健康，還會對電磁控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，從而影響精密設(shè)備的正常運(yùn)行[1－5]。 由于電磁波吸收材料(MAMs)以吸收的形式將電磁波消散，不會產(chǎn)生二次污染，已被廣泛應(yīng)用于電磁防護(hù)[6－7]。 然而，傳統(tǒng)的MAMs 體積大、剛性強(qiáng)、功能單一，無法滿足可折疊和智能可穿戴電子設(shè)備的要求[8－9]。因此，開發(fā)柔性MAMs 具有重要意義。 具有良好柔性的薄膜、織物和彈性氣凝膠吸波材料受到越來越多的關(guān)注。

柔性吸波材料除了在智能電子和柔性可穿戴領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，在軍事領(lǐng)域中也扮演者不可替代的角色，吸波材料是實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身技術(shù)重要的手段。 追求輕質(zhì)、環(huán)境穩(wěn)定性、有效吸收帶寬大的吸波材料是軍用和民用領(lǐng)域面臨的巨大挑戰(zhàn)[10－12]。 利用天然纖維或靜電紡絲等技術(shù)制備的納米纖維具有更大縱橫比和比表面積，可以進(jìn)一步由一維的纖維構(gòu)建三維交錯(cuò)的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化組分和結(jié)構(gòu)策略是獲取具有優(yōu)異性能吸波材料的有效途徑之一[13]。

本文從不同的角度對柔性吸波材料的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)歸納，對比了不同柔性吸波材料的優(yōu)缺點(diǎn)并對柔性吸波材料的未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 薄膜基吸波材料

薄膜材料特別是聚合物基的薄膜材料具有優(yōu)異的柔韌性和超薄的特點(diǎn)，其在微電子領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。 薄膜基的吸波材料的加工方式可分為共混和涂層兩種方式。 共混形式的薄膜基吸波材料存在吸波劑在柔性基質(zhì)中粘附性或分散性困難的問題，并且吸波組分的滲透閾值較大從而影響吸波性能和材料的柔性。 Chang 等[14]采用具有高縱橫比、形狀可調(diào)控的一維FeCo 納米帶復(fù)合氮化硼納米顆粒作為吸波劑構(gòu)建連續(xù)的電磁損耗網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步與熱塑性聚氨酯(TPU)共混制備了薄而柔韌的高性能吸波薄膜，有效解決了上述共混吸波薄膜存在的問題。 FeCo 納米帶/氮化硼納米顆粒能夠增強(qiáng)S、C 和X 波段(2GHz~12GHz)復(fù)合磁導(dǎo)率。 氮化硼納米顆粒被引入到FeCo 納米帶中，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)磁導(dǎo)率的控制進(jìn)而改善有效阻抗匹配。復(fù)合吸波薄膜在12 GHz 頻率下的最小反射損耗(RLmin)達(dá)到了－42.2 dB，匹配厚度僅有1.6 mm。

涂層形式的薄膜吸波材料的有效吸波活性物質(zhì)存在于表面，吸波劑微觀連續(xù)性高，通常吸波性能優(yōu)于共混形式的吸波薄膜。 然而涂層形式的薄膜吸波材料存在吸波涂層牢度、抗腐蝕等環(huán)境耐受性的問題[15]。 因此，開發(fā)滿足吸波要求并且兼具環(huán)境耐受性的薄膜吸波材料仍然存在一定的挑戰(zhàn)。Liu 等[16]通過化學(xué)鍍的方式在混合纖維素薄膜表面涂覆具有高磁導(dǎo)率的Fe3Co7納米顆粒。 交聯(lián)纖維素使吸收劑具有優(yōu)異的柔韌性，并為Fe3Co7納米顆粒提供了大量的非均相成核位點(diǎn)，從而形成相互連接的吸波涂層，增強(qiáng)極化弛豫、導(dǎo)電損失、渦流效應(yīng)和鐵磁共振。 在2.0 mm 的小厚度下，實(shí)現(xiàn)了RLmin為－45.9 dB、超寬有效吸收帶寬為9.8 GHz 的優(yōu)異電磁吸收性能。 此外，得益于納米顆粒良好的分散性和在柔性襯底上的穩(wěn)定粘附性，使得吸波薄膜在彎曲和壓縮形變過程中仍然保持有效的吸收能力。

除了吸波劑與柔性膜基底材料結(jié)合的方式，自支撐的柔性吸波材料能顯著降低薄膜的厚度和提升吸波強(qiáng)度。 Peng 等[17]成功地制備了仿生貝殼和絲瓜結(jié)構(gòu)的碳化CNF/MXenes 膜。 CNF 和MXene的自組裝避免了阻抗失配，仿生結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了導(dǎo)電損耗、極化損耗和多次反射。 結(jié)果表明，仿貝殼狀CNF/MXene 膜的最小反射損耗為－ 42.2 dB、有效吸收帶為7.12 GHz。 同時(shí)，吸收峰主要集中在X波段。 此外，當(dāng)形貌轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫讓訝畹姆陆z瓜絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，RLmin增加到－ 63.8 dB，其在2.5 mm 處的EAB 為7.32 GHz，主吸收峰向Ku 波段偏移。

2 織物基吸波材料

織物基MAMs 的設(shè)計(jì)遵循填充型吸波材料的設(shè)計(jì)原則，當(dāng)涉及到電磁響應(yīng)行為時(shí)，阻抗匹配和衰減能力是影響和評估吸波性能的兩個(gè)十分重要的因素[16]。 織物基的MAMs 近幾年得到了快速發(fā)展，特別是紡織技術(shù)等手段的不斷進(jìn)步，結(jié)構(gòu)型三維織物吸波材料得到了快速發(fā)展。 然而結(jié)構(gòu)型吸波織物的厚度嚴(yán)重限制了其在柔性可穿戴設(shè)備和新一代柔性電子中的應(yīng)用。 而傳統(tǒng)的具有二維平面結(jié)構(gòu)特征的織物因其厚度可控，柔性易保持，在柔性可穿戴領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。 為賦予織物電磁波吸收功能化，需要引入其他的電磁損耗介質(zhì)，增加額外的介電損耗和磁損耗。 因此，需要通過調(diào)控負(fù)載吸波介質(zhì)的微觀形貌、組分，設(shè)計(jì)合理的納米結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高效的電磁波吸收。

2.1 天然纖維基吸波材料

天然纖維織物復(fù)合吸波材料的優(yōu)勢得益于天然纖維的低成本、環(huán)境友好和靈活性以及輕質(zhì)特征。 目前針對天然織物基的復(fù)合吸波材料大多是以棉織物及其無紡布為吸波活性組分的基底。 由于纖維結(jié)構(gòu)表面存在大量的活性基團(tuán)，可以通過氫鍵、共價(jià)鍵或者范德華力等相互作用與吸波活性物質(zhì)形成良好的結(jié)合作用。 因此，棉織物基的柔性復(fù)合吸波材料大多采用原位生長法將吸波活性物質(zhì)負(fù)載在基底表面。 原位生長法制備的復(fù)合吸波織物具有輕薄、柔韌、涂層薄等特點(diǎn)，并且反射損耗強(qiáng)。 例如，Li 等[18]通過在棉布上生長不同相位和排列的MnO2，制備了一系列優(yōu)秀的吸收體(CC＠MnO2)。 其中，CC＠MnO2(α 相)顯示出最好的吸收性能，在厚度為2 mm 時(shí)，最小反射損耗(RLmin)為－53.2 dB＠ 5.4 GHz，有效吸波帶寬(EAB)為5.84 GHz。 然而，原位生長法制備的復(fù)合吸波織物存在環(huán)境適應(yīng)性差和耐久性問題。 有研究采用封裝以保證其表面吸波鍍層的牢度。 此外，通過封裝還賦予了材料自清潔特性，提高環(huán)境適應(yīng)性和使用壽命。 Wang 等[19]通過在棉布上構(gòu)建Ti3C2TxMXene/Ni 鏈/ZnO 陣列混合納米結(jié)構(gòu)并進(jìn)行疏水處理，獲得了具有出色多功能電磁波吸收性能的復(fù)合織物。 所得織物在厚度為2.8 mm 時(shí)，RLmin為－35.1 dB＠8.3 GHz，當(dāng)厚度為2.2 mm 時(shí)，其EAB可以覆蓋整個(gè)X 波段。 由于混合納米結(jié)構(gòu)和超疏水涂層的結(jié)合，所設(shè)計(jì)的織物還具有優(yōu)異的拒水性和持久的自清潔能力。 Zhang 等[20]通過在棉布表面構(gòu)建2H/1T MoSe2＠RGO 層狀納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步采用聚二甲硅氧烷(PDMS)封裝，制備了一種柔性微波吸收材料并揭示了MoSe2相組成對柔性吸波織物性能的影響。 負(fù)載2H/1T MoSe2＠RGO 的棉織物在9.1 GHz 頻率下RLmin達(dá)到－33.4 dB。 特別是在厚度為3.3 毫米時(shí)，EAB 可以覆蓋整個(gè)X 波段。 并且由于PDMS 疏水涂層的存在，MoSe2＠RGO/棉復(fù)合織物還具有良好的自清潔性和耐腐蝕性。 Shi 等[21]利用聚吡咯和棉無紡布分別作為介電介質(zhì)和柔性基底，進(jìn)一步通過PDMS 封裝制備了PPy/CNFs/PDMS 復(fù)合物，柔性棉無紡布復(fù)合吸波材料的RLmin達(dá)到了－25 dB，有效吸收帶寬覆蓋了整個(gè)X 波段。

2.2 化學(xué)纖維基吸波材料

化纖織物具有比天然織物更好的力學(xué)特性和耐久性，對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性也明顯優(yōu)于天然纖維紡織品。 目前吸波功能化的化纖織物通常采用涂層的方式將吸波劑與高分子聚合物進(jìn)行共混后涂覆在織物表面。 例如，Qu 等[22]通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)將FeCoNiOx－PDA－rGO/WPU 漿料印刷到PDArGO 預(yù)處理的聚酰亞胺織物(PI－rGO－PDA)表面，通過調(diào)節(jié)漿料中FeCoNiOx－PDA－rGO 吸波劑的添加量，探究了其對復(fù)合吸波織物在X 波段吸波性能的影響。 此外，通過PDMS/二氯甲烷處理改善了吸波織物的疏水性和耐久性。 設(shè)計(jì)的具有透波層/吸收層/反射層(PDMS/(FeCoNiOx－PDA－rGO/WPU)/PI－rGO－PDA)的復(fù)合吸波織物的最小反射損耗達(dá)到了－74. 7 dB，匹配厚度為3.97 mm。 同時(shí)，在幾乎整個(gè)X 波段可以吸收超過99 %的電磁波。 Wang 等[23]首先制備了核殼結(jié)構(gòu)的NiFe2O4＠PANI 納米顆粒，通過和環(huán)氧單體混合制備了共混環(huán)氧樹脂吸波涂料，利用PANI 表面的氨基和環(huán)氧單體中的環(huán)氧基之間形成的共價(jià)鍵來提高NiFe2O4＠PANI 吸波組分在環(huán)氧樹脂中的分散性。 最后通過絲網(wǎng)印刷制備了NiFe2O4＠PANI/環(huán)氧樹脂涂層的聚酰亞胺吸波織物。 30wt%填充量NiFe2O4＠PANI/環(huán)氧樹脂漿料制備的吸波織物的最小反射損耗為－19.2 dB，匹配頻率為16.1 GHz，有效吸收帶寬為5.1 GHz，覆蓋了大部分Ku 波段。 通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備的涂層型吸波織物具有性能穩(wěn)定性高、工藝簡單、可規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)勢，但是聚合物涂層型吸波織物會降低織物的柔性，并且導(dǎo)致織物的透氣性差、散熱性能差，從而影響其在柔性微電子領(lǐng)域中的應(yīng)用。

2.3 碳纖維基吸波材料

碳纖維織物因其優(yōu)異的力學(xué)性能和可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為制備織物基MAMs 的熱點(diǎn)材料[24－27]。 此外，碳纖維織物具有連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，有利于自由電荷的傳輸和跳躍從而提供導(dǎo)電損耗。然而，碳纖維過高的電導(dǎo)率容易引起趨膚效應(yīng)導(dǎo)致阻抗失配，從而使大量的電磁波被反射。 為優(yōu)化碳纖維織物的吸波性能，可以在碳纖維織物上負(fù)載介電或磁性組分，通過介磁耦合來改善阻抗匹配提升吸波性能。

碳纖維織物基的復(fù)合吸波材料主要分為生物質(zhì)基衍生的碳纖維基復(fù)合吸波材料和傳統(tǒng)碳纖維基復(fù)合吸波材料。 生物質(zhì)基衍生的碳纖維基復(fù)合吸波材料通常以棉織物、蠶絲等織物作為碳纖維織物的來源[24，28，29]。 例如:Wang 等[30]通過高溫?zé)峤忮^定Co－ZIF 陣列的二維MXene 預(yù)處理的棉織物獲得了分級結(jié)構(gòu)的一維碳納米管/Co 納米顆粒耦合的MXene＠碳布(Co/CNTs－MXene＠CF)復(fù)合吸波材料。 當(dāng)匹配厚度為2.52 mm 時(shí)，Co/CNTs－MXene＠CF 異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的反射損耗(－61.41dB)。 此外，當(dāng)厚度僅為1.5 mm 時(shí)，有效吸收帶寬達(dá)到了5.04 GHz。 通過設(shè)計(jì)具有分層結(jié)構(gòu)的多組分復(fù)合吸波材料來實(shí)現(xiàn)高性能的吸波成為當(dāng)前織物基吸波材料的重要設(shè)計(jì)策略。 該方法也適用于傳統(tǒng)碳纖維織物基復(fù)合吸波材料[25，31]。 Liu 等[3]在導(dǎo)電碳布上原位生長垂直分布的Co－MOF，通過碳化和硫化過程制備了負(fù)載CoS2顆粒嵌入的氮摻雜多孔碳納米片陣列的碳布復(fù)合吸波材料(CC＠ NPC/CoS2)。 復(fù)合吸波材料在厚度僅為2.8 mm 下的最小反射損耗達(dá)到了－59.6 dB，并且當(dāng)匹配厚度為2.5 mm 時(shí)有效吸收帶寬高達(dá)9.2 GHz。 優(yōu)異的反射損耗和吸波帶寬賦予復(fù)合材料在便攜式微波吸收電子器件中廣闊的應(yīng)用前景。

3 氣凝膠基吸波材料

氣凝膠在電磁波吸收領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢。氣凝膠材料極高的孔隙率使其內(nèi)部填充了大量的空氣，空氣與入射基體的界面阻抗匹配較好，其豐富的多孔結(jié)構(gòu)能夠?qū)﹄姶挪ㄟM(jìn)行多重反射，增加了電磁波的傳輸路徑，改善電磁波在傳播過程中損耗能力，進(jìn)一步提升了電磁波吸收性能[32－35]。 目前，無論是無機(jī)、有機(jī)氣凝膠材料，由于其組成對幾乎沒有電磁波強(qiáng)損耗能力，甚至有機(jī)氣凝膠具有很高的透波性，大多采用復(fù)合的方法來提升吸波性能[36－40]。 利用氣凝膠高比表面的框架結(jié)構(gòu)，負(fù)載對電磁波有強(qiáng)損耗能力的介電材料或磁性材料進(jìn)一步改善電磁衰減能力和優(yōu)化阻抗匹配。

3.1 有機(jī)氣凝膠吸波材料

有機(jī)氣凝膠吸波材料主要有天然高分子和合成高分子制備的氣凝膠吸波材料。 然而，單一的有機(jī)氣凝膠具有很高的透波性，需要復(fù)合一定的吸波增強(qiáng)材料[12，34，41]。 例如，Li 等[42]合成了一種由多維有機(jī)和無機(jī)成分組裝的氣凝膠吸波劑。 聚丙烯腈纖維和聚苯并噁嗪分別作為骨架和交聯(lián)劑，形成一個(gè)三維框架，其中碳納米管相互連接成一個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)e3O4納米顆粒作為吸波增強(qiáng)材料均勻地分散在氣凝膠中。 氣凝膠的吸波性能達(dá)到了超輕、超薄(1.5 mm)和強(qiáng)吸收(反射損耗為－59.85 dB)的特點(diǎn)。 Zhang 等[43]制備了三維結(jié)構(gòu)的羧甲基纖維素－殼聚糖氣凝膠骨架，其表面負(fù)載聚苯胺(PANI)導(dǎo)電聚合物后大大提升了傳導(dǎo)損耗能力。 這種復(fù)合氣凝膠的吸波性能在6.04 GHz 下最小反射損耗達(dá)到－54.76 dB。 此外，該氣凝膠還具備良好的隔熱性能。

除了典型的具有細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)的氣凝膠，內(nèi)部由互相穿插纏繞的纖維構(gòu)建的纖維氣凝膠通向具有高比表面積和輕質(zhì)特點(diǎn)，在開發(fā)具有隔熱、阻燃、可壓縮柔性多功能集成的吸波材料方面具有巨大的前景[44]。 有研究者利用靜電紡絲技術(shù)開發(fā)了碳納米纖維基的復(fù)合吸波材料[45]。 采用同軸靜電紡和溶劑熱法，在TiO2＠Co/C＠Co/Ni 多層微管中實(shí)現(xiàn)了電磁梯度。 從復(fù)合碳納米纖維外層到內(nèi)層，阻抗匹配逐漸變差，而電磁損耗能力不斷增強(qiáng)，有利于微波的入射和衰減。 此外，一維結(jié)構(gòu)各向異性同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多級磁交互和三維導(dǎo)電雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而TiO2＠Co/C＠ Co/Ni 復(fù)合吸波材料展現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能。 細(xì)菌纖維素因其成本低、生物可降解、高比表面積和輕質(zhì)等特點(diǎn)在制備纖維氣凝膠復(fù)合吸波材料方面受到了廣泛關(guān)注[13，42]。 Li 等[26]通過原位合成和熱分解過程，成功獲得了Fe－MOFs/生物質(zhì)棉衍生的Fe＠納米多孔碳＠碳纖維(Fe＠NPC＠CF)復(fù)合材料。 獨(dú)特的形態(tài)和結(jié)構(gòu)包含了由一維碳纖維組成的復(fù)雜交錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，形成了一個(gè)具有有限電阻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。 此外，磁性Fe＠ 納米多孔碳均勻的修飾在碳纖維基體上，成分之間的大量相界面可以積累電荷并進(jìn)一步產(chǎn)生界面極化，復(fù)合材料的阻抗匹配和衰減能力得到優(yōu)化。 在25 wt%的低填充率情況下，F(xiàn)e＠ NPC＠ CF 復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了－46.2 dB 的強(qiáng)反射損耗和5.2 GHz 的寬吸收帶寬，匹配厚度為2.5mm，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的吸波性能。

3.2 無機(jī)氣凝膠吸波材料

無機(jī)氣凝膠吸波材料主要以陶瓷基、碳基和MXene 基吸波氣凝膠為主。 用于吸波的陶瓷材料有SiO2、SiC 和氮化硼等，陶瓷基氣凝膠具有優(yōu)異的隔熱性能和熱穩(wěn)定性，常用于高溫吸波材料[10，38，46]。 An 等[47]通過靜電紡絲和冷凍干燥制備了柔性、隔熱和機(jī)械性能良好的可回收的SiC 納米纖維氣凝膠。 最小反射損耗(RL)值在3 mm 的厚度下能達(dá)到－21.41 dB，有效吸波帶寬覆蓋了9 GHz~11.5 GHz。 陶瓷基氣凝膠除了制備耐高溫和隔熱的吸波材料，還可以通過微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備具有良好散熱性能的吸波材料用于微電子器件。 例如，Pan 等[48]通過冰模板輔助策略構(gòu)建垂直排列的碳化硅納米線(SiC NWs)/氮化硼(BN)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，成功獲得了在垂直方向上具有高度增強(qiáng)熱導(dǎo)率的復(fù)合氣凝膠。 碳化硅納米線與氮化硼連接的獨(dú)特網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確保了復(fù)合材料在16.69wt%的低填充比例下，垂直方向的熱導(dǎo)率達(dá)到2.21W m－1K－1。 并且復(fù)合氣凝膠展現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能，最小反射損耗達(dá)到了－21.5 dB，有效吸波帶寬覆蓋了8.8 GHz~11.6 GHz。

碳基氣凝膠作為氣凝膠材料體系中重要組成部分，成為現(xiàn)階段研究熱點(diǎn)。 碳基氣凝膠包括石墨烯、 碳納米管和聚合物衍生的碳基氣凝膠[11，27，36，49，50]。 例如，Kang 等[51]將纏繞的管狀碳納米纖維(TCNFs)附著在石墨烯骨架上，通過化學(xué)交聯(lián)、冷凍干燥和隨后的還原，形成具有各向異性結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)彈性TCNFs/石墨烯氣凝膠(TGA)。 當(dāng)垂直方向壓縮應(yīng)變?yōu)?0%時(shí)，由于致密的胞狀結(jié)構(gòu)雜化氣凝膠具有良好的阻抗匹配和增強(qiáng)的傳導(dǎo)損耗，建立了壓縮應(yīng)變相關(guān)的微波耗散特性，實(shí)現(xiàn)了超寬的吸收帶寬。 聚合物衍生的碳基氣凝膠，特別是生物質(zhì)衍生的碳基氣凝膠具有低成本、環(huán)境友好、加工簡單等優(yōu)點(diǎn)，成為碳基氣凝膠吸波材料中主要研究領(lǐng)域[12]。 Yang 等[4]引入明膠分子作為“化學(xué)膠”，使用定向冷凍鑄造方法制造3D MXene＠gelatin(M＠G)納米復(fù)合氣凝膠。 Ti3C2TxMXene納米片在M＠G 納米復(fù)合氣凝膠中排列良好，產(chǎn)生了大大增強(qiáng)的各向異性力學(xué)性能。 由于定向排列的微觀結(jié)構(gòu)，賦予復(fù)合氣凝膠各向異性的吸波性能，平行于定向冷凍鑄造方向上，M＠ G－45 在14.04 GHz 處的最小反射損耗為－59.5 dB，有效吸收帶寬為6.24 GHz。 垂直方向上M＠G 氣凝膠則在低頻展現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能。

MXene 由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出高縱橫比和高的比表面積，在電磁波吸收方面的獨(dú)特和內(nèi)在優(yōu)勢，引起了全世界科學(xué)家的廣泛興趣。 特別是，少層MXene 的可加工性強(qiáng)、2D 結(jié)構(gòu)的靈活性和表面負(fù)電特性使其易于與其它材料構(gòu)建具有分級結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，并表現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能。 因此，近幾年基于少層MXene 雜化的氣凝膠吸波材料具有廣闊的應(yīng)用前景。 Yang 等[52]基于特定多孔模板，采用原子層沉積技術(shù)(ALD)構(gòu)建了具有共形異質(zhì)界面的三維多孔MoS2/MXene 雜化氣凝膠結(jié)構(gòu)，以全面優(yōu)化吸波性能。 在ALD 制備過程中可以很好地保留原始Ti3C2Tx氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，延長了反射和散射路徑，改善了介電損耗。 同時(shí)，基于共形ALD 沉積在多孔模板表面上控制MoS2的厚度，大量MoS2與Ti3C2Tx之間的異質(zhì)界面，有效地優(yōu)化了阻抗匹配，將其對電磁波的響應(yīng)由屏蔽轉(zhuǎn)變?yōu)槲铡?此外，在MoS2制備過程中，衰減能力與阻抗匹配之間的相互作用也可以通過ALD 循環(huán)數(shù)進(jìn)行調(diào)制。 優(yōu)化后，在300 次ALD 循環(huán)下制備的MoS2/MXene 雜化氣凝膠在厚度為4.53 mm 時(shí)的RLmin為－61.65 dB。

綜上分析，無論是有機(jī)氣凝膠還是無機(jī)氣凝膠，單一組分的氣凝膠材料難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的吸波性能，需要通過結(jié)構(gòu)工程策略、組分協(xié)同效應(yīng)等設(shè)計(jì)優(yōu)化電磁特性，實(shí)現(xiàn)對電磁波的強(qiáng)損耗能力和良好阻抗匹配。 例如，Wang 等[53]設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的由一維MXene/纖維素(MC)復(fù)合微纖維和石墨烯多孔框架組成的一維/二維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 將Ti3C2TxMXene 加載在柔性羧甲基纖維素微纖維上，通過自組裝形成一維核殼結(jié)構(gòu)，并通過水熱還原與還原氧化石墨烯層交聯(lián)制備MC/石墨烯氣凝膠(MCGA)。 氣凝膠中復(fù)雜的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和豐富的結(jié)合界面促進(jìn)了導(dǎo)電損耗和極化損耗，而核殼結(jié)構(gòu)的MXene/纖維素纖維網(wǎng)絡(luò)通過改善內(nèi)部孔徑結(jié)構(gòu)提高了整體阻抗匹配度。 MCGA 的最佳反射損耗為－87.48 dB，最寬有效吸收帶寬達(dá)到10.4 GHz，優(yōu)于幾乎所有基于MXene 的常規(guī)微波吸收器。 此外，MCGA 還具有疏水性、絕熱性、壓縮性等多功能屬性，表明了該設(shè)計(jì)路線的有效性和優(yōu)越性。

4 總結(jié)與展望

盡管關(guān)于吸波材料的研究仍在進(jìn)行中，但目前主要集中在微波吸收性能的單獨(dú)改進(jìn)上。 然而，吸收材料的應(yīng)用正在逐漸擴(kuò)展到更復(fù)雜的環(huán)境和領(lǐng)域，對吸波材料的功能性具有更多的要求，以滿足日益增長的需求。 例如，柔性和可壓縮的吸波材料在可穿戴電子產(chǎn)品中應(yīng)用前景巨大，用于保護(hù)人體健康。 具有疏水性和低熱導(dǎo)率的吸波材料可以潛在地用于覆蓋建筑表面作為外部保護(hù)層，集成自清潔、隔熱和消除電磁污染等多功能。 此外，結(jié)合紅外隱身和微波隱身的材料在軍事應(yīng)用中比單一功能的微波吸收材料具有更廣闊的前景。 多功能化集成是吸波材料未來的發(fā)展方向。