西南大学Top期刊：用于电磁干扰屏蔽的生物基、可回收、多功能高性能复合材料
西南大学Top期刊：用于电磁干扰屏蔽的生物基、可回收、多功能高性能复合材料
西南大学化工学院研究团队在高性能复合材料领域取得重要突破，成功制备出一种兼具高性能、可回收和多功能特性的新型复合材料。该研究成果发表在国际知名期刊《Composites Science and Technology》上，为绿色、可持续的先进复合材料制造提供了新的方向。
研究背景
随着科技的进步，高性能纤维增强热固性复合材料（FRTC）在航空航天、汽车、电子等领域的应用日益广泛。然而，传统的FRTC往往依赖非可再生化石基原料，存在难以回收和功能单一的问题，这与当前可持续发展的理念相悖。尽管近年来科研人员在寻找可再生原料和增强复合材料功能性方面取得了一定进展，但如何同时实现复合材料的高性能、可回收性和多功能性，仍是一大挑战。
近日，西南大学化工学院，重庆市软物质材料化学与功能制造重点实验室在创新玄武岩纤维复合材方面的研究取得重要突破。该研究报道了一种以玄武岩纤维为增强材料，结合动态交联网络基体，制备出高性能、可回收且多功能复合材料的新方法，为绿色、循环先进复合材料经济的发展提供了重要途径。论文标题为“Biobased, recyclable, and multi-functional high-performance composites for electromagnetic interference shielding”。
研究内容及方法
研究团队受贻贝启发，利用可再生原料成功制备出高导电性玄武岩纤维（CBF），并将其与全生物基共价适应网络（CAN）结合，开发出一种新型的、具有多重功能的复合材料。
研究团队首先合成了含有大量侧邻苯二酚基团的聚合物，作为粘附剂，通过形成物理/化学交联和π-π相互作用，稳定地将碳纳米管和石墨烯涂覆在玄武岩纤维表面，从而制备出高导电性玄武岩纤维（CBF）。
研究人员采用无溶剂法，将改性后的玄武岩纤维（CBF）与全生物基共价适应网络（CAN）基体进行复合，制备出了一系列的复合材料样品。
对所制备的复合材料进行了全面的性能测试，包括电磁屏蔽效能测试、形状记忆与恢复特性测试、自粘性测试以及可回收性验证等。定量评估了材料的各项性能指标，还通过对比分析揭示了材料性能与制备条件之间的关联。
该研究还介绍了使用可加工环氧树脂作为基体，通过热压法制备CBF增强的复合材料，并对这些复合材料的截面进行了扫描电镜观察，结果显示纤维片与环氧树脂紧密结合，形成了明显的多层结构，证明了多层结构的复合材料成功制备。
研究结果显示，所制备的CAN/CBF复合材料不仅具有显著的电磁屏蔽性能，还拥有良好的形状记忆能力、可重构性和自粘性。此外，该复合材料还展现出优异的可回收性，CAN基体和CBF可以通过简单的化学方法实现分离回收，并重新组合成性能相当的新材料。
总结
该研究通过创新的方法，成功制备出以玄武岩纤维为增强材料的高性能、可回收及多功能复合材料。这一成果不仅解决了传统FRTC存在的依赖非可再生资源、难以回收及功能单一的问题，还为绿色、可持续的先进复合材料制造提供了新的方向。
原始文献：
Xiao-Li Zhao, Yi-Dong Li, Long-Yang Zhan, Jian-Bing Zeng,Biobased, recyclable, and multi-functional high-performance composites for electromagnetic interference shielding,Composites Science and Technology,Volume 253,2024,110635,
https:///10.1016/j.compscitech.2024.110635.