导读

一、研究背景与关键问题

• 高密度磁性材料(铁氧体、金属磁体、碳化物/氮化物)损耗能力强但亟需减重；
• 碳材料轻质却介电损耗机制单一、吸波频带窄，且缺乏热管理、机械形变响应等功能集成；
• 大多数材料采用静态结构设计，难以通过机械变形实时调控电磁参数(ε′、ε″、μ′、μ″)，吸收频段刚性、无法动态响应复杂电磁环境。

二、材料设计与制备策略

• 多元组装：NCMF(泡沫)、MXene(薄片)、CNF(纤维)借助分子间/内氢键等吸引力交替组装，形成高强度构筑单元 NCMC。其中 CNF 提供 −OH、NCMF 提供 −OH/−NH、MXene 提供 −OH/−F，构成多种氢键组合。
• 双向差速冷冻：依据“填料-冰晶匹配”原理，冰晶在冷冻过程中沿垂直与水平方向以不同速率生长，对 NCMC 间隙快速交叉挤压、定向排列。
• 冷冻干燥去模板：去除冰模板后，得到网格状表面 + 蜂窝状通道的多级各向异性三明治气凝胶，柔性、弹性与隔热性得到改善。

三、制备流程示意图（图1）

图1  NCMF/MXene/CNF 气凝胶(NCMCA)制备流程示意图。
图注：a) NCMF 合成——牺牲盐模板法制备 CMF，再经 NH₃ 辅助还原煅烧增强亲水性并实现 N 掺杂；CNF 为纤维素纳米纤维。b) MXene 剥离——多层 MXene 经高能超声剥离为单层纳米片，暴露大量表面官能团。c) “泡沫(NCMF)-薄片(MXene)-纤维(CNF)”经氢键交替组装形成稳定 NCMC 构筑单元。d) 双向差速冷冻中，依“填料-冰晶匹配”原理冰晶差异化生长、双向挤压 NCMC，形成周期性网格表面 + 蜂窝通道的多级各向异性三明治结构，冷冻干燥去模板后得 NCMCA。配色：绿色=NCMF，黄色=MXene，蓝色=CNF。

四、性能亮点（数据一览）

五、关键机制

• 氢键组装：CNF(−OH)、NCMF(−OH/−NH)、MXene(−OH/−F) 多元氢键协同，保障“泡沫-薄片-纤维”交替结构稳定，克服填料尺寸失配与弱键合。
• 冰晶双向挤压：垂直/水平差异化生长驱动 NCMC 定向排列，形成网格表面 + 蜂窝通道的多级各向异性，提升柔性、弹性、隔热与定向传热。
• 压缩驱动介电耦合：机械压缩调节内部电感-电容(LC)共振，电子传输与电荷极化协同，动态调制 EMW 吸收——即借机械形变实时调谐介电耦合，实现吸波频带的动态响应。

六、研究意义与值得进一步关注的方向

• 压缩循环疲劳与结构耐久性：反复压缩下网格/蜂窝结构的长期稳定性有待验证；
• 动态调谐的定量建模：建立应变-孔隙-电磁参数(ε′, ε″)之间的定量关系，指导宽频自适应设计；
• 宽温域与真实工况验证：结合疏水防冰、隔热特性，评估极端环境(低温、湿热)下的吸波一致性。