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四川大學(xué)趙海波教授團(tuán)隊 Mater. Horiz.：具有溶劑響應(yīng)和可逆開關(guān)特性的電磁干擾屏蔽材料
2024-01-04  來源：高分子科技

  智能響應(yīng)型電磁干擾屏蔽材料由于能夠動態(tài)適應(yīng)不斷變化的情況，在民用和軍事應(yīng)用中極具潛在價值。然而，目前開關(guān)型電磁干擾屏蔽材料的響應(yīng)方式主要依賴于持續(xù)的應(yīng)力感應(yīng)，使其應(yīng)用受到了一定的限制。迫切需要探索能適配不同外部刺激的電磁屏蔽響應(yīng)機(jī)制，以開發(fā)出既耐用又可靠的先進(jìn)智能電磁干擾屏蔽材料。


  近日，四川大學(xué)趙海波教授團(tuán)隊報告了一種利用可控質(zhì)子供體有序凝膠實現(xiàn)溶劑響應(yīng)、可逆開關(guān)和強(qiáng)電磁干擾屏蔽功能的新方法。該凝膠由苯胺和海藻酸鈉通過冷凍誘導(dǎo)組裝、原位低溫聚合和溶劑置換三步工藝制備得到（圖1）。在聚苯胺／海藻酸鈉（PANI／SA）凝膠基質(zhì)中，SA在水環(huán)境中可以充當(dāng)PANI的質(zhì)子供體，提高PANI的摻雜程度以改善其導(dǎo)電性。此外，PANI和SA分子鏈會對不同的極性溶劑（如水、乙腈、乙醇、正己烷和空氣）具有響應(yīng)性，形成不同的構(gòu)象，從而影響PANI的共軛程度和電子沿分子鏈的遷移（圖2）。因此，通過控制聚合物框架內(nèi)的溶劑，可以實現(xiàn)精確、可逆地調(diào)整（開/關(guān)）電磁干擾屏蔽效果。值得注意的是，這一過程是長期可逆的，不會對聚合物鏈造成破壞，從而確保電磁干擾屏蔽開關(guān)的性能有效且不受影響（圖3）。該研究為開發(fā)具有可靠和智能開關(guān)功能的電磁干擾屏蔽材料開辟了一條新的溶劑刺激途徑，以“Controllable Proton-Reservoir Ordered Gel towards Reversible Switching and Reliable Electromagnetic Interference Shielding”為題發(fā)表在《Materials Horizons》上（DOI: 10.1039/d3mh01795h）。論文的第一作者是四川大學(xué)博士研究生王艷琴，通訊作者為四川大學(xué)趙海波和王玉忠教授。該論文得到了國家自然科學(xué)基金和中央高；A(chǔ)研究基金的資助。

 

圖1 PANI/SA凝膠的制備和溶劑置換前后PANI/SA分子鏈狀態(tài)示意圖。

 

圖2 SA和溶劑極性對PANI/SA凝膠的影響及其電磁干擾屏蔽機(jī)制

 


圖3 PANI/SA凝膠的電磁干擾屏蔽的可逆轉(zhuǎn)換和耐久循環(huán)。


  全文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d3mh01795h/unauth

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