1成果简介
碳气凝胶凭借其轻质、高比表面积和多孔特性，是多功能防护材料的重要候选者。然而，目前碳基气凝胶同时具备强电磁衰减能力、高效热管理和红外隐身性能仍面临巨大挑战。
本文，陕西科技大学生物质化学与材料工程学院吕斌教授，高党鸽教授等在《Langmuir》期刊发表题为"Protective Carbon Aerogels Derived from Leather Solid Waste for High Electromagnetic Interference Shielding and Efficient Thermal Management"的论文。研究以皮革废弃物中提取的胶原纤维（CFs）为原料，与聚乙烯醇（PVA）通过氢键驱动自组装，经高温碳化后，再通过循环浸渍法负载二硫化钼包覆银纳米线（AgNWs@MoS₂）纳米颗粒，创新性地构建了一种集电磁屏蔽和热管理于一体的多功能碳气凝胶（CAMC）。
值得注意的是，该CAMC碳气凝胶展现出72.1 dB的优异电磁干扰屏蔽效能（EMI SE），电磁反射率仅为约0.27。同时具备出色的微波吸收特性，在12.16 GHz处最小反射损耗（RLmin）达到−48.77 dB，2.8 mm厚度下有效吸收带宽（EAB）为4.01 GHz。此外，该气凝胶还表现出优异的隔热和红外隐身性能——在160 °C高温下仍保持与环境背景接近的深紫色，且在250 mW/cm²光照下表面温度可达79.1 °C。令人印象深刻的是，CAMC碳气凝胶实现了近乎理想的阻抗匹配（阻抗比Z = 1）。
2图文导读
图1. CAMC碳气凝胶的制备示意图。(a) 从皮革废弃物中提取胶原纤维的流程；(b) 胶原纤维与PVA通过氢键驱动组装形成复合气凝胶；（c） 高温碳化过程；(d) 循环浸渍法负载AgNWs@MoS₂纳米颗粒得到最终CAMC碳气凝胶。
图2. 碳气凝胶的微观结构表征。
图3. 电磁干扰屏蔽性能。(a-b) 不同厚度CAMC碳气凝胶在X波段的EMI SE及SET、SEA、SER对比；（c）电磁反射率随频率变化曲线；(d) 与其他已报道碳基屏蔽材料的EMI SE对比，表明CAMC气凝胶具有显著优势。
图4. 微波吸收性能。(a) 不同厚度下CAMC碳气凝胶的二维反射损耗图；(b) 2.8 mm厚度下最小反射损耗（RLmin = −48.77 dB）及12.16 GHz处的频率响应；（c） 不同厚度下的有效吸收带宽（EAB）汇总；(d) 阻抗匹配特性分析，展示近乎理想的阻抗匹配（Z ≈ 1）。
图5. 热管理与红外隐身性能。(a-b) CAMC碳气凝胶在160 °C热台上的红外热成像图及与环境的对比；（c）在3–5 μm和8–14 μm波段的红外发射率；(d) 与其他红外隐身材料的隔热效果对比，展示CAMC气凝胶优异的温度隔离能力。
图6. 光热转换性能。(a) 不同光照功率密度下CAMC碳气凝胶的表面温度变化曲线；(b) 250 mW/cm²照射下的实时温度响应与光热循环稳定性；（c）光热转换机理示意图，展示AgNWs@MoS₂的等离子体共振效应增强光热转换效率。
3小结
总而言之，本研究以皮革固体废弃物中提取的胶原纤维为可持续碳源，与PVA通过氢键驱动自组装，结合高温碳化及循环浸渍工艺，成功制备了负载AgNWs@MoS₂的多功能碳气凝胶（CAMC）。该策略巧妙地解决了碳气凝胶单一性能、防护效果不佳的难题，同时实现了皮革废弃物的可持续循环利用。
文献：
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6c00235
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