【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，北京理工大學材料學院潘也唐聯(lián)合陜西科技大學、天津大學、清華大學，在輕質多功能氣凝膠防護材料領域取得重要研究進展。相關研究成果以 “Gradient Gyroid Aerogels With Programmable Multiscale Pore Architectures and Fibrillated Loss Networks for Electromagnetic, Thermal/Fire, and Mechanical Protection” 為題，在國際頂級材料期刊 《Advanced Materials》上發(fā)表。北京理工大學材料學院潘也唐副教授，陜西科技大學黃文歡教授，天津大學吳凡教授，清華大學林濤高級工程師為論文共同通訊作者。
 

　　傳統(tǒng)氣凝膠材料通常依賴單一尺度孔結構調控，難以同時滿足實際應用環(huán)境下對電磁防護、隔熱阻燃以及力學穩(wěn)定性的綜合需求。針對這一挑戰(zhàn)，研究團隊提出了一種功能網(wǎng)絡與多尺度結構協(xié)同設計策略，借助冷凍打印技術實現(xiàn)了漸變Gyroid多尺度孔結構氣凝膠的制備，并進一步耦合MX@MOF/PPy纖維功能網(wǎng)絡，系統(tǒng)揭示了功能網(wǎng)絡與不同尺度孔結構對材料綜合防護性能的協(xié)同調控機制。
 

　　研究發(fā)現(xiàn)，MX@MOF/PPy纖維功能網(wǎng)絡不僅構建了連續(xù)的電磁損耗通路，同時促進了致密碳層的形成，為電磁波吸收和阻燃提供了良好的基礎。多尺度孔結構則通過優(yōu)化阻抗匹配、延長電磁波傳播路徑以及增加熱傳輸阻隔界面，實現(xiàn)了電磁能量耗散與熱量傳遞抑制的協(xié)同調控。此外，漸變Gyroid拓撲結構憑借其連續(xù)曲面和均勻應力傳遞特性，有效降低了局部應力集中，進一步提升了氣凝膠的力學承載能力。
 

　　基于上述結構與功能協(xié)同設計，研究團隊制備的MX@MOF/PPy纖維/殼聚糖梯度Gyroid氣凝膠展現(xiàn)出優(yōu)異的綜合防護性能：最低反射損耗達到-71.5 dB，有效吸收帶寬達到 6.26 GHz，同時具備優(yōu)異的隔熱與阻燃性能。此外，該氣凝膠在室溫下可承受約 4.375 MPa 的壓縮應力并表現(xiàn)出優(yōu)異的熱-機械穩(wěn)定性。該研究為極端環(huán)境下輕質、多功能防護材料的設計提供了新的設計思路。
 

　　附作者簡介：
 

　　潘也唐，北京理工大學材料學院長聘副教授、博士生導師。2018年于馬德里理工大學取得博士學位。依托國家阻燃材料工程技術研究中心，主要從事阻燃高分子材料的研究。相關成果在Adv. Mater.，Adv. Funct. Mater. 等國際期刊發(fā)表論文150余篇，主持國家及省部級科研項目10余項。擔任J. Polym. Mater.期刊副主編，Materials、J. Compos. Sci. 期刊編委及多個期刊青年(顧問)編委。
 

　　孫秀紅，北京理工大學材料學院2024級碩士生，師從潘也唐副教授，主要研究方向為功能高分子與阻燃材料。
 

　　引用：北理工團隊在冷凍3D打印多功能阻燃氣凝膠方面取得進展 北京理工大學 【引用時間：2026年9月22日】