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  現代電子設備方便人類生活得同時也帶來了電磁污染。電磁污染不僅影響電子儀器的正常運行，而且還威脅著人類得生活環境和人體健康。為了有效地抑制電磁污染，研究開發可削弱電磁波傳播的高性能電磁屏蔽材料具有重要意義。另一方面，隨著智能材料的發展，電磁屏蔽復合材料通過自身對外部刺激的反應，進行電磁屏蔽效能的實時調控，在實際應用中具有更大的潛在價值。

  西南大學王明教授課題組和中山大學陳旭東教授課題組合作通過將溫敏微球（TSM）引入到碳納米管填充硅橡膠復合材料（PDMS/CNT）中，實現了電磁屏蔽效能的溫度和應變的可調控性。溫敏微球為受熱膨脹的空心微球，微球的加入不僅降低了復合材料的密度，而且構建了多界面的泡孔結構有利于提高電磁波在復合材料內部的界面耗散。更為重要的是，該復合材料的制備過程非常簡單，有利于大規范的設計和生產，如圖1所示。在圖2中，給出了微球膨脹前后的尺寸變化以及碳納米管和微球在硅橡膠基體內的分散分布情況。

圖1 溫敏微球和碳納米管填充硅橡膠制備過程。

圖 2 微球膨脹前 (a, b) 和膨脹后 (c) 的形貌圖以及碳納米管和微球在硅橡膠基體內分散分布情況的形貌圖 (d, e, f)。

  圖3給出了復合材料電磁屏蔽效能隨溫度和壓縮應變響應變化情況及其機理圖。復合材料電磁屏蔽性能的溫度和應變可調控性主要與復合材料中溫敏微球的形狀和大小隨溫度和應變可控變化有關。溫敏微球的形狀和大小改變誘發硅橡膠內部CNT導電網絡的重新排列，從而顯示出自適應調控的電磁屏蔽效能。具體而言，當溫度加熱到120 ℃，復合材料中的TSM膨脹，擠壓PDMS基質，破壞了部分CNT導電網絡，降低了復合材料的屏蔽效能；當進一步升高溫度到150 ℃，大多數TSM體積回縮到較小的原始尺寸，使CNT導電網絡得以恢復，同時使復合材料的屏蔽效能得到恢復。此外，將膨脹后的硅橡膠復合材料進行70％的大應變壓縮，應變使TSM被壓扁切斷了大部分的導電路徑，使復合材料的屏蔽效能大大降低；但是，經過 120 ℃的再次熱處理可部分恢復硅橡膠復合材料的屏蔽性能。這種基于溫度和應變響應性的電磁屏蔽硅橡膠材料，為設計和開發具有自調控電磁屏蔽效能的復合材料提供新的視野和策略。

圖 3 電磁屏蔽效能隨溫度和壓縮應變響應變化情況及其機理圖。

  相關研究成果“Temperature and strain-induced tunable electromagnetic interference shielding in polydimethylsiloxane/multi-walled carbon nanotube composites with temperature-sensitive microspheres”近期發表在Composites Part A: Applied Science and Manufacturing上。第一作者為西南大學化學化工學院碩士研究生蔡潔花，通訊作者為西南大學化學化工學院王明教授。該項目受到重慶市科技局項目資助。

  文章鏈接：J.-H. Cai, X.-H. Tang, X.-D. Chen, M.Wang*, Temperature and strain-induced tunable electromagnetic interference shielding in polydimethylsiloxane/multi-walled carbon nanotube composites with temperature-sensitive microspheres, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2021, 140, 106188.

  https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2020.106188

  下載：Temperature and strain-induced tunable electromagnetic interference shielding in polydimethylsiloxane/multi-walled carbon nanotube composites with temperature-sensitive microspheres