复旦大学王敏和车仁超课题组探索掺杂工程：聚吡咯涂层复合薄膜X波段平均SE达26.3dB
admin 2025年4月15日 18:27:31 tp官方下载安卓最新版2025 41
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电磁屏蔽技术中，材料的导电性能与屏蔽效果十分关键。本项研究主要针对通过掺杂PPy技术制备的复合型材料，探讨其是否能在屏蔽性能上实现大幅度的提高。对此，本文将进行详尽的分析与讨论。
材料导电性要求
电磁屏蔽区内，选用的材料需具备出色的导电性能，这对于抑制电磁波的传播至关重要。出色的导电性能能让电磁波在材料表面反射，或在材料内部迅速传播并耗散能量。以电子产品外壳所用的电磁屏蔽材料为例，高导电性是其必备品质。若导电性能不佳，设备将易受电磁干扰，从而影响其正常运作。
PPy特性
PPy属于一种常见的p型掺杂导电聚合物，它具备将电子传递至掺杂物的特性。这导致聚合物骨架中形成空穴，进而赋予材料导电性能。该材料结构稳固，且制造成本较低。随着电子元件趋向小型化，PPy为电磁屏蔽材料的制作带来了创新途径，有望满足高密度电子设备对屏蔽材料的需要。
掺杂剂影响电导率
在制备PPy的过程中，可以使用多种表面活性剂和质子酸作为掺杂剂，这些物质对PPy的导电性有不同的影响。有些掺杂剂能促进PPy内部电荷的流动，而另一些则会产生相反的效果。2024年，研究机构指出，不同的掺杂剂使得PPy的导电性能在某个范围内发生变化，这种变化对PPy的屏蔽效果产生了显著的影响。
掺杂对屏蔽性能影响
电导率与屏蔽电磁干扰的能力相关，这一点对聚吡咯的屏蔽效果有着显著影响。2023年的研究显示，恰当的掺杂剂能显著增强聚吡咯的电磁干扰屏蔽能力。这表明，通过改进掺杂技术，聚吡咯能更有效地阻挡电磁波。因此，在航天和电子设备等行业，它展现出广阔的应用潜力。
复合材料制备方法
研究提出了一种新技术，通过将电纺制得的磁性纳米粒子（MNP）和热塑性聚氨酯（TPU）纤维用PPy涂层包裹，形成了一个三维的导电结构。具体步骤是，将2.0克MNP和5.2克TPU放入30毫升的DMF/THF混合溶剂中，其中DMF和THF的比例是1:1。接着，在60摄氏度的条件下，持续搅拌了12个小时。将静电纺丝膜置入盛有吡咯的纯净水容器，维持零度低温环境，浸泡时间持续整整一小时。
材料性能表现
该柔性薄膜由MNPs、TPU和PPy组成，具备出色的电磁干扰屏蔽性能和机械性能。实验结果显示，即便经历了10,000次弯曲，其屏蔽效能仍维持在92.3%，这一数据充分证明了纤维结构的机械优势。在微观层面，3D TPU构建出了多孔的框架 https://www.yixianchuanmei.com，PPy网络则相互交织，使得材料具备了较高的电导性，从而确保了其屏蔽效果。
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