综述：柔性气凝胶的变形策略及其在智能电磁防护中的应用

本综述系统梳理了柔性气凝胶在克服传统气凝胶脆性方面的突破性进展，重点探讨其通过单体调控、纳米纤维增强、层级结构设计等创新策略实现的可压缩/拉伸变形能力，以及定向冷冻铸造、3D打印等先进制备技术在智能电磁干扰屏蔽（EMI）和电磁波吸收（EMW）中的应用潜力，为可穿戴电磁防护和多功能隐身系统提供新思路。

　　

典型变形行为

柔性气凝胶通过精心的材料选择和层级网络设计，展现出传统脆性气凝胶不具备的压缩、拉伸、弯曲和形状记忆能力。压缩变形时，其多孔结构通过弹性壁弯曲和孔洞塌陷实现80%以上的可逆形变；拉伸性能则依赖于聚合物链取向和纤维桥接作用，如聚酰亚胺气凝胶可实现200%伸长率。独特的预压缩设计还能赋予材料负泊松比特性，进一步扩展其应用场景。

设计实现策略

实现柔性的核心在于柔性组分与多尺度结构的协同：

1. 1.

   单体调控：采用柔性链段（如聚二甲基硅氧烷）增强分子链移动性

2. 2.

   纳米纤维增强：纤维素纳米纤维（CNF）构建三维互穿网络，断裂能提升至15.3 kJ/m³

3. 3.

   层级结构：仿生设计的"砖-泥"结构使石墨烯气凝胶压缩回弹率达95%

4. 4.

   复合集成：磁性纳米粒子（Fe₃O₄）与碳纳米管协同提升电磁损耗能力

先进制备技术

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  定向冷冻铸造：冰晶模板法可制备具有定向孔道的各向异性气凝胶，电导率提升2个数量级

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  常压干燥：通过表面修饰控制毛细管力，避免超临界干燥的高成本

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  3D打印：直写成型技术实现复杂拓扑结构，最小特征尺寸达50 μm

智能电磁防护应用

在动态环境中展现出独特优势：

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  可穿戴EMI屏蔽：银纳米线/聚氨酯复合气凝胶在2.5 mm厚度下屏蔽效能达72 dB，经1000次弯曲后性能保持90%

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  自适应吸波体：碳化硅气凝胶在2-18 GHz频段反射损耗<-10 dB，通过变形实时调节吸收峰位

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  多功能系统：石墨烯/相变材料复合体同时实现红外隐身（发射率0.25）和热管理（导热系数0.038 W/m·K）

挑战与展望

当前面临柔性-功能平衡（如高变形性与导电性的矛盾）、规模化生产（干燥效率与成本控制）、环境稳定性（湿热条件下性能衰减）等瓶颈。未来发展方向包括机器学习辅助材料设计、动态共价键网络构建，以及开发可自修复的智能响应体系。