《ACS Appl. Mater. Interfaces》：具备独特“层柱”微观多孔结构的聚酰亚胺短纤/MXene复合气凝胶用于应变传感和电磁波吸收

Polyimide Nanofiber-Reinforced Ti₃C₂T_x Aerogel with “Lamella-Pillar” Microporosity for High-Performance Piezoresistive Strain Sensing and Electromagnetic Wave Absorption

Lei Pu, Yongpeng Liu, Le Li, Chao Zhang, Piming Ma, Weifu Dong, Yunpeng Huang*, and Tianxi Liu*

ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c13863

近年来，二维MXene材料由于其独特的层状结构和优异的物理/化学性质而引起了研究人员的广泛关注。将MXene纳米片组装成三维宏观块体材料可充分发挥其优异的电学性能和机械性能，是实现其多功能化和高性能化的有效途径。然而，由于MXene片层间的相互作用较弱、刚性较强、凝胶化能力差，难以通过自组装的方法来构建结构稳定、性能优良的MXene块体材料，严重限制了其在压力传感、电磁屏蔽/吸收、能源存储等众多领域中的应用。

鉴于此，江南大学纳米复合与能源材料研究中心刘天西教授课题组报道了一种轻质、高强度、优异回弹性的聚酰亚胺(PI)短纤/MXene复合气凝胶(PINF/MA)的组装构筑策略。该工作以静电纺PI短切纳米纤维作为交联基元，通过MXene与PI短纤之间的强界面相互作用实现了两种纳米构筑基元的协同组装，成功构筑了具有独特平行“层柱”微观多孔结构的气凝胶复合材料。得益于PINF/MA复合气凝胶优异的力学及回弹性能，以及MXene出色的导电性，该复合气凝胶在0-8 kPa（50%应变）的较宽压力范围内表现出优异的压阻传感性能，灵敏度高达22.32 kPa^-1，且检测限低至0.1%应变，因而可以稳定、实时地检测人体运动（如关节弯曲、脉搏、发声等）。此外，复合气凝胶内部平行排列的导电薄层结构还赋予其出色的电磁波吸收性能，在频率为15.19 GHz时具有-40.45 dB的最低反射损耗（RL_min），最大有效吸收带宽可达5.66 GHz (12.34-18 GHz)，能够覆盖整个Ku波段。该工作为构筑高性能、多功能的MXene宏观复合材料提供了新策略。江南大学2019级博士生蒲磊为文章的第一作者。

应力传感-电磁波吸收双功能集成的PI短纤/MXene复合气凝胶