Graphene‑Assisted Assembly of Electrically and Magnetically Conductive Ceramic Nanofibrous Aerogels Enable Multifunctionality

材料科学 石墨烯 陶瓷 气凝胶 纳米技术 多孔性 纳米纤维 复合材料 热稳定性 静电纺丝 聚合物 化学工程 工程类
作者
Zhong‐Yuan Lu,Haoyuan Tian,Lei Li,Wei Liu,Jiurong Liu,Zhihui Zeng,Na Wu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (22) 被引量:123
标识
DOI:10.1002/adfm.202314653
摘要

Abstract Ceramic aerogels are gaining increasing attention due to their low density, high‐temperature resistance, and excellent chemical stability. However, conventional ceramic aerogels are hindered by their intrinsic brittleness and limited dielectric properties, which restrict their scalable manufacturing and multifunctional applications. Here, ultralight, biomimetic porous, electrically and magnetically conductive ceramic nanofibrous aerogels composed of silicon dioxide (SiO 2 ) nanofibers, graphene, and metal–organic framework (MOF) derivatives are prepared through an ice‐templating freeze‐casting followed by annealing approach. The renewable SiO 2 nanofibers form robust bonding points with graphene, constructing interconnected high‐porosity aerogels with good mechanical resilience. This allows for efficient integration of MOF‐derived magnetic nanoparticles associated with a synergistic mechanical enhancement. The synergies of the dielectric and magnetic components, combined with the uniformly arranged sheet‐like cell walls which facilitate the outstanding electromagnetic wave absorption performance. Moreover, the hydrophobic ceramic aerogels showcase excellent magnetothermal conversion, contributing to the application in wireless therapy, antibacterial, and magnetothermal deicing. Furthermore, the nanofibrous aerogels exhibit good thermal stability and insulation properties, rendering them highly suitable for thermal management devices in extreme conditions. With the renewable, convenient, and scalable manufacturing method, these multifunctional ceramic nanofibrous aerogels thus hold great promise in electromagnetic protection, wireless heating, and next‐generation thermal management devices.
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