我院研究生孔颖在国际顶级期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials，IF=19.0）发表“能量吸收增加348%并保持高电磁屏蔽性能的半满填充气凝胶（Half-Full Filled Aerogels with a 348% Increment in Energy Absorption and a Retained High Electromagnetic Shielding Performance）”的研究论文。该工作由上海理工大学门传玲副教授、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所胡东梅研究员和王锦研究员共同指导完成，我院研究生孔颖为第一作者。本研究得到了中国科学院青年创新促进会和苏州市科技局（SJC2021008）支持。
气凝胶是一种低密度、高孔隙率、高比表面积的多孔材料，近年来越来越引起学术界和工业界的兴趣。由于气凝胶的多孔性能，其被广泛用于填充物的基底，例如用来填充相变储能材料和各类液体等。然而气凝胶的空洞被填充满之后，不仅失去了其原有的低密度、低热导率、高比表面积等性能，而且严格意义上也不再是气凝胶。剪切增稠液是一种动能吸收材料类型，在抗冲击和弹道领域有广泛的应用。然而，剪切增稠液密度高，流动不均匀，难以形成粘聚结构限制了其使用。如何将剪切增稠液和气凝胶有效融合，实现高吸能效果，同时维持气凝胶的低密度和多孔特性，是一个巨大的挑战。
本研究提出了一种半满填充（Half-full filled, HFF）策略，即将功能液体局部填充在气凝胶的空洞中而非完全填满，从而实现在保持其他性能不变或较小变化的同时，制造出一种具有提高能量吸收性能的轻型动能吸收材料。与碳纳米管气凝胶（Carbon nanotube aerogel, CNTA）相比，半满填充气凝胶（HFFA）的能量吸收增加了348%。同时，HFFAs的密度、电导率和电磁干扰屏蔽效果（EMI SE）分别为0.117 g cm−3、1213 S m−1和69.52 dB（与天然CNTA相比只降低了0.63%）。HFFA策略提供了一种制造强大的气凝胶的替代途径，可以显著提高目标性能，同时保持其他性能，如低密度、高孔隙体积和电导率，且具有柔性塑形性。HFFA结构可应用于包含智能传感器或电子元件的运动服装和头盔中，防止严重的冲击和外部电磁信号的干扰。
HFFA的制备示意图、剪切增稠液填充范围表征图、不同质量对比图以及实际应用图
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202314947
