(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211000405.6 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 东华大学 地址 201620 上海市松江区人民北路2 999 号 (72)发明人 王宏志　位艳芳　李克睿　李耀刚　 侯成义　张青红　 (74)专利代理 机构 上海泰能知识产权代理事务 所(普通合伙) 3123 3 专利代理师 黄志达 (51)Int.Cl. C08L 1/02(2006.01) C08L 83/04(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 7/06(2006.01)C08J 9/28(2006.01) (54)发明名称 一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及 其制备和应用 (57)摘要 本发明涉及一种宽波段电磁波管理的气凝 胶基材料及其制备和应用， 所述气凝胶基材料为 多孔气凝胶基材料， 其中孔隙呈各向异性的层状 孔结构， 孔壁上均匀分布有机 ‑无机交联成分。 该 发明是一种具有宽波段电磁波管理功能的高孔 隙 率 超 轻 气 凝 胶基 织 物材 料 ， 它可 衰 减 99.9999％的X波段入 射电磁波， 兼具出色的保温 性能， 几乎为0的红外透过率和高达70％的红外 反射率， 及卓著的热伪装效果。 这种宽波段电磁 波管理功能的气凝胶基织物可作为复合纺织品 的夹层， 用于制备高性能气凝胶服装， 进而应用 于电磁屏蔽防护、 低温保暖及军事伪装等领域， 将具有极广阔的市场前 景。 权利要求书1页 说明书8页 附图4页 CN 115418029 A 2022.12.02 CN 115418029 A 1.一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料， 其特征在于， 所述气凝胶基材料为多孔气 凝胶基材料， 其中孔隙呈各向异性的层状孔结构， 孔壁上均匀分布有机 ‑无机交联成分， 其 中有机‑无机交联成分包括细菌纤维素、 银纳米线、 掺杂 氧化锡锑纳米颗粒及 ‑Si‑O‑Si‑溶 胶交联结构。 2.根据权利要求1所述气凝胶基材料， 其特征在于， 所述有机 ‑无机交联为银纳米线与 细菌纤维素形成牢固氢键， 而疏水性 ‑Si‑O‑Si‑溶胶充当纳米胶带把交联的银纳米线 ‑细菌 纤维素的弱界面牢固焊接， 形成有机 ‑无机交联结构， 掺杂氧化锡锑纳米颗粒均匀粘附在有 机‑无机交联 结构中。 3.根据权利要求1所述气凝胶基材料， 其特征在于， 所述细菌纤维素、 银纳米线、 掺杂氧 化锡锑纳米颗粒及 ‑Si‑O‑Si‑溶胶的质量比为(16～20):(10 ‑14):(0.3～2.7):(0.06～ 0.08)。 4.一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材 料的制备 方法， 包括： (1)将甲基三甲氧基硅烷溶胶置于乙酸水溶液中， 搅拌至完全水解， 得到甲基三甲氧基 硅烷水溶胶； (2)细菌纤维素水凝胶、 掺杂氧化锡锑水性分散液搅拌混匀， 然后加入银纳米线水性分 散液， 搅拌， 最后加入甲基三甲氧基硅烷水 溶胶， 搅拌， 得到分散液 前驱体； (3)将分散液 前驱体冷冻 、 干燥、 退火， 得到 宽波段电磁波管理的气凝胶基材 料。 5.根据权利要求4所述制备方法， 其特征在于， 所述步骤(2)中细菌纤维素水凝胶的添 加量为52.70wt％～65.85wt％； 掺杂氧化锡锑水性分散液的添加量为0.99wt％～ 8.24wt％； 银纳米线水性分散液的添加量为30.51wt％～46.11wt％； 甲基三甲氧基硅烷硅 烷水溶胶的添加量 为0.21wt％～0.2 2wt％。 6.根据权利要求4所述制备方法， 其特征在于， 所述步骤(2)中掺杂氧化锡锑水性分散 液为掺杂氧化锡锑纳米颗粒 水性分散液； 银纳米线长径比为80 0～1200。 7.根据权利 要求4所述制备方法， 其特征在于， 所述步骤(1)、 (2)中搅拌温度为室温， 转 速为125rpm， 搅拌时间为2 ～4h。 8.根据权利要求4所述制备方法， 其特征在于， 所述步骤(3)中冷冻方法为自下而上的 定向冷冻法， 冷源 上表面的温度为 ‑60～‑80℃， 冷冻时间30min～2h， 冷冻结束时， 置于 冷源 上表面的模具内的样品上下温度差为20～30℃； 干燥为冷冻干燥， 时长36～84h； 退火为90 ℃， 退火6～ 20h。 9.根据权利要求4所述制备方法， 其特征在于， 步骤(3)中在室温为20℃以下的环境温 度中放置 于冷冻干燥机中。 10.一种权利要求1所述宽波段电磁波管理的气凝胶基材 料在智能服装领域中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115418029 A 2一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及其制备和应用 技术领域 [0001]本发明属于功能性气凝胶材料领域， 特别涉及一种宽波段电磁波管理的气凝胶基 材料及其制备和应用。 背景技术 [0002]我们生活的空间中充斥着各种波段 的电磁波， 如可见光(360nm～780nm)， 紫外线 (200nm～400nm)， 红外波段(0.75 μm～300 μm)， 及X波段(8.2GHz～ 12.4GHz)。 尤其是随着电 子通讯技术的蓬勃发展， 空间中的电磁波日益泛滥， 严重干扰着我们的健康、 生活及设备仪 器的正常运行， 甚至引起了一系列社会、 国 防和环境问题， 如电磁波污染、 电磁信息泄露、 军 事热目标暴露、 人体健康损害等。 被动干预和调节多个波段电磁波的宽波段电磁波管理技 术应运而生。 为了避免电磁波对人体造成干扰， 个人宽波段电磁波管理技术的实现还需开 发可穿戴电磁波 管理服装系统， 它可i)避免人体暴露于电磁波辐射环 境中； ii)确保便携式 无线设备的操作和隐私安全， iii)屏蔽热 目标并逃避军事跟踪。 iiii)加强个人热管理， 降 低全球能源消耗。 因此， 可以预 见宽波段电磁波管理服在未来将占据不可估量的市场份额。 [0003]“智能可穿戴 ”已经从概念走向了现实。 大量潮流服装企业热衷于引入智能可穿戴 技术， 尝试生产智能可穿戴服装， 并与当地的传统服装企业对接与融合。 有专家预测， 随着 电子商务迅猛 发展， 以纺织服装为主的时尚产业 急需构建新的服装理念， 而未来附加值高、 利润率高的智能化 服装将成时代潮流。 [0004]然而， 现有的电磁波管理服装或布料非常有限， 主要有金属/碳导电服、 电热复合 服、 气凝胶复合服。 但存在调控波段窄、 应用场景单一、 穿戴舒适性受限， 及能耗高等问题， 还有待解决。 基于人体工程学原理， 宽波段电磁波管理织物应具有高于商业标准的电磁干 扰屏蔽效能、 低热导率和低红外透射率。 其次， 还应考虑柔韧性、 薄度、 弹性、 疏水性、 透气性 和透湿性， 这要求材料本身具有高孔隙率和轻质的基本特性。 在众多服装材料(如薄膜、 织 物、 纤维、 羽绒和气凝胶等)中， 气凝胶作为目前最节能的保温材料， 完全符合上述特点， 因 此是宽带电磁波管理服装的良好 候选者。 [0005]人们利用仿生学的原理， 将对不同电磁波段进行调控的电磁管理概念引入特种服 装中， 无论是作战士兵隐藏自己躲避敌军， 还是高辐 射环境下作业防止电磁辐 射对人体造 成伤害， 又或是低温作业下提升个人保温性能， 对于个人还是对于社会， 都具有极其重要的 现实意义。 目前,伴随着气 凝胶材料制备技术和电磁波 管理理论概念的成熟化， 气凝胶面料 和电磁波管理理论的结合是市场所需， 已经有诸多研究者研发不同品种， 对不同波段进行 管理调控的气凝胶材 料， 而宽波段 管理调控的气凝胶材 料还有待发展。 发明内容 [0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料及其 制备和应用， 对未来的宽波段电磁波管理服装提供一种新思路。 [0007]本发明的一种宽波段电磁波管理的气凝胶基材料， 所述气凝胶基材料为多孔气凝说　明　书 1/8 页 3 CN 115418029 A 3