近日，学院顾军渭教授团队在Advanced Functional Materials期刊在线发表题为《Multiple Hydrogen-Bonding Network Engineered Multi-Layered Polyurethane Aerogels for Absorption-Dominant Electromagnetic Interference Shielding》的研究论文。

随着5G与可穿戴设备的普及，电磁干扰严重威胁器件稳定性并危害人体健康，开发轻质、柔性、高屏蔽、多功能的电磁屏蔽材料迫在眉睫。本文通过缩聚反应成功合成了具有多重氢键交联结构的水性聚氨酯（H-WPU），与MXene和MXene@CoFe₂O₄填料共混复合，采用“逐层冷冻-冷冻干燥”法制备(MXene@CoFe₂O₄/H-WPU，B)-(MXene/H-WPU，A)-(MXene@CoFe₂O₄/H-WPU)（B-A-B）电磁屏蔽气凝胶。密集的氢键交联网络显著增强了H-WPU基体的力学性能，还能与MXene及MXene@CoFe₂O₄表面的极性基团形成强界面氢键，有效抑制填料团聚、优化阻抗匹配并促进导电/磁损耗通路的均匀分布。B-A-B气凝胶在X波段和Ku波段分别实现了81 dB和83 dB的优异电磁屏蔽性能，平均反射系数低至0.14和0.11，且在任意入射面均表现出低反射特性。此外，氢键网络的引入赋予了B-A-B气凝胶优异的压缩回弹性（100次循环回弹率93.6%）、稳定的压力传感性能（1000次循环）、低导热系数（0.097 W/(m·K)）及宽温域红外伪装性能。这种基于基体分子工程的多功能气凝胶，为开发轻质、柔性、低反射的下一代电磁防护材料提供了新思路。

学院2026级博士研究生胡笑枫为本文的第一作者，顾军渭教授和陕西理工大学王雷教授为本文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划项目、陕西省科协青年人才托举计划项目等基金项目的资助支持。

论文信息：

Xiaofeng Hu, Minzi Zhai, Yali Zhang, Lei Wang*, Junwei Gu*. Multiple Hydrogen-Bonding Network Engineered Multi-Layered Polyurethane Aerogels for Absorption-Dominant Electromagnetic Interference Shielding. Advanced Functional Materials, 2026, DOI:10.1002/adfm.78248.

论文连接：

http://doi.org/10.1002/adfm.78248

图文简介：

图1 H-WPU合成及结构表征。（a）H-WPU合成示意图；（b）SEC谱图；（c）XRD谱图；（d）XPS谱图；（e）FT-IR谱图；（f）DSC曲线；（g）原位FT-IR谱图。

图2 H-WPU氢键结构表征。（a-a’）局部FT-IR谱图；（b-c’）同步和异步FT-IR谱图；（d-d’’）分子动力学模拟图；（e）内聚能密度；（f）氢键数量；（j）平均氢键长度。

图3 各层阻抗匹配、电磁屏蔽性能。（a-b’）不同质量分数反射层的电磁屏蔽性能；（c）不同质量分数吸收层的阻抗匹配性能；（d）不同H-WPU种类反射层的电磁屏蔽性能；（e-j’）不同H-WPU种类吸收层的阻抗匹配性能。

图4 B-A-B气凝胶的结构表征及电磁屏蔽性能。（a-b’’）SEM照片和EDS图；（c-k）B-A-B的电磁屏蔽性能及其电磁波损耗机制；（l-m）B-A-B的近场屏蔽性能。

图5 B-A-B的多功能性。（a-d）力学性能；（e-h）压力传感性能；（i）隔热性能；（j）红外伪装性能。

图文/胡笑枫

审核/陈凯杰