鉴于电子信息技术的发展日新月异，具有高机械可靠性的柔性电磁波（EMW）吸收材料已成为研究的前沿领域。尽管传统吸收涂层具备良好的电磁损耗能力，但其刚性结构、有限的变形耐受性以及在动态应力下易受机械疲劳的影响，严重限制了其在新兴柔性电子设备和可穿戴设备中的应用。为解决这一挑战，西安建筑科技大学汤云 教授团队在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Flexible Graphene Oxide Hydrogel with Enhanced Mechanical Properties for Electromagnetic Wave Absorption and Thermal Insulation”的论文，研究创新性地采用氧化石墨烯（GO）作为功能性增强相，构建了具有更高柔韧性和EMW吸收性能的GO水凝胶。
具体而言，借助GO含氧基团与聚合物链之间的动态氢键相互作用，以及GO层状结构的层间滑动，GO水凝胶的断裂应变提高了1.4倍，从纯水凝胶的410.6%提升至578.7%。同时，与纯水凝胶相比，GO水凝胶的最大拉伸强度从0.10 MPa提升至0.25 MPa。在电磁波吸收性能优化方面，GO表面的羟基和羧基通过与水分子形成氢键，有效降低了水凝胶的介电常数，从而改善了阻抗匹配。因此，GO水凝胶在11.2 GHz时实现了−43.5 dB的最小反射损耗，并具有6.2 GHz的宽有效吸收带宽。此外，GO水凝胶展现出优异的热绝缘性能。本研究为开发具有广阔应用前景的柔性电磁防护材料提供了可行路径，尤其在柔性电子设备和可穿戴设备领域具有重要应用潜力。
图1. Schematic preparation of the GO hydrogel.
综上所述，本研究提出了一种构建具有优异柔韧性和高性能电磁波吸收能力的GO增强型水凝胶的创新策略。通过利用GO含氧基团与聚合物网络之间的动态氢键作用，结合GO层间的滑动效应，GO水凝胶的断裂应变提升了1.4倍（达578.7%），且GO水凝胶的最大拉伸强度从0.10 MPa提升至0.25 MPa。同时，GO表面基团与水分子之间的氢键优化了介电性能，赋予GO水凝胶优异的阻抗匹配能力和卓越的电磁波衰减能力，如在11.2 GHz时RLmin为−43.5 dB，以及6.2 GHz的宽带宽。此外，GO水凝胶展现出卓越的热绝缘性能。本研究为开发机械耐久且高效的电磁波吸收材料奠定了基础，可应用于柔性电子设备及可穿戴电磁防护装置。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.5c02040
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