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四川大學趙海波教授團隊 Mater. Horiz.：具有溶劑響應和可逆開關特性的電磁干擾屏蔽材料

2024-01-04 來源：高分子科技

智能響應型電磁干擾屏蔽材料由于能夠動態適應不斷變化的情況，在民用和軍事應用中極具潛在價值。然而，目前開關型電磁干擾屏蔽材料的響應方式主要依賴于持續的應力感應，使其應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機制，以開發出既耐用又可靠的先進智能電磁干擾屏蔽材料。

近日，四川大學趙海波教授團隊報告了一種利用可控質子供體有序凝膠實現溶劑響應、可逆開關和強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）凝膠基質中，SA在水環境中可以充當PANI的質子供體，提高PANI的摻雜程度以改善其導電性。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）具有響應性，形成不同的構象，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的溶劑，可以實現精確、可逆地調整（開/關）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的性能有效且不受影響（圖3）。該研究為開發具有可靠和智能開關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”為題發表在《Materials Horizons》上（DOI: 10.1039/d3mh01795h）。論文的第一作者是四川大學博士研究生王艷琴，通訊作者為四川大學趙海波和王玉忠教授。該論文得到了國家自然科學基金和中央高校基礎研究基金的資助。

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制

圖3 PANI/SA凝膠的電磁干擾屏蔽的可逆轉換和耐久循環。

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

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（責任編輯：xu）

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