轻质结构材料中兼具微波吸收（MA）与高效热管理的多功能复合材料，对电子系统至关重要。然而，电磁衰减、热量耗散与力学完整性之间需求相互冲突，使三者集成面临显著挑战。因此，开发同时实现吸波、热管理与结构增强的多功能复合材料具有重要意义。本文，嘉兴大学 Li Cui、郑豪龙等在《Advanced Functional Materials》期刊发表名为”Hierarchically Integrated RGO/CNT Aerogel and Graphene Film in Aramid Honeycomb for Synergistic Microwave Absorption and Thermal Management”的论文，研究提出了一种分级集成策略。该多功能复合材料通过在穿孔芳纶蜂窝（AH）结构内嵌还原氧化石墨烯/碳纳米管（RGO/CNT）气凝胶，并在其下表面复合高导热石墨烯膜（GF）构建，实现了微波吸收与热管理的协同。
此外，蜂窝结构促进电磁波的多次反射与散射，穿孔壁实现相邻单元间连续的 3D 导电网络；互连的 RGO/CNT 框架提供高密度的异质界面与导电路径，使电磁衰减以传导损耗为主导、极化损耗为补充。经测试，该复合材料最小反射损耗（RLmin）达 −63.91 dB，有效吸收带宽（EAB）为 6.12 GHz；石墨烯膜面内热导率为 1550 W m⁻¹ K⁻¹，促进热量快速横向扩散，使表面温度梯度降低 25%。同时，该材料还兼具结构增强能力，使其适用于电子系统的轻量化多功能防护。本研究提出了一种将 RGO/CNT 气凝胶分级集成于穿孔芳纶蜂窝并复合石墨烯膜的策略，该策略显著增强了材料在微波吸收、热管理与结构承载上的协同表现，并为轻量化多功能复合材料的设计提供了新的思路。
图1、Preparation of the GAH-RGO/CNT composite. (a) Schematic illustration of the fabrication process. (b) SEM image of GO. (c) Lateral size distribution of GO sheets. (d) SEM image of CNT. (e) Photograph of the perforated AH. (f, g) Front-view and side-view photographs of the GAH-RGO/CNT composite.
总而言之，通过将连续互连的RGO/CNT气凝胶集成到带孔芳纶蜂窝结构中，并辅以高导热性的GF背衬，成功开发了一种轻质多功能复合材料。带孔蜂窝结构消除了相邻单元格之间的物理屏障，使气凝胶基体中能够形成无缝的3D导电网络。引入CNT主要增强了传导损耗，并诱导了适度的极化损耗。此外，气凝胶的多孔结构优化了阻抗匹配，并促进了电磁波的多重散射。玻璃纤维背衬既作为反射层来衰减二次电磁波，又作为有效的面内散热器发挥作用。经过优化的GAH-RGO/CNT-10复合材料展现出卓越的微波吸收特性，实现了–63.91 dB的最小反射系数（RLmin）和6.12 GHz的有效吸收带宽（EAB）。电磁仿真结果表明，雷达截面积（RCS）最大可降低23.98 dB·m²，展现出隐身性能。RGO/CNT气凝胶的引入使蜂窝结构的抗压强度提高了33.48%。GF材料测得的超高的面内热导率（K值）为1550.79 W m−1 K−1，这也使最大表面温差降低了25%，从而缓解了局部热量积聚。本研究为构建集微波吸收、机械增强和热管理于一体的轻质多功能复合材料提供了一种创新策略，为先进航空航天和高功率电子系统中的电磁防护和热调节提供了广阔的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1002/adfm.78637
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