La mayoría de los plásticos son excelentes aislantes, pero hay un tipo especial de polímeros - polímeros conductores intrínsecos (icps) - que pueden conducir corrientes eléctricas como los metales. Los polímeros conductores como la polianilina, el Polipirrol y el Politiofeno tienen la capacidad única de ajustar la conductividad eléctrica (desde el aislador hasta el conductor) gracias a sus electrones Pi fuera del dominio en la estructura de cadena larga conjugada.

Es esta característica de "conductividad ajustable" la que hace que los polímeros conductores muestren un valor de ingeniería único en el campo de la absorción de ondas electromagnéticas. A diferencia de los absorbentes magnéticos tradicionales, como las ferritas o los polvos de hierro carbonil, que son densos y fáciles de corroer, los materiales absorbentes de polímeros conductores se basan en la pérdida dieléctrica: después de que las ondas electromagnéticas entran en el material, desencadenan la polarización repetida de los dipolos y convierten la energía electromagnética en energía térmica. Al mismo tiempo, la corriente de inducción producida por la conducción eléctrica en el material también consumirá aún más la energía de las ondas electromagnéticas a través del efecto térmico julius.

II. dos "armas" para la absorción de ondas de polímeros conductores: pérdidas dieléctrico y pérdidas de Resistencia

La capacidad de absorción de ondas electromagnéticas de los polímeros conductores proviene principalmente de la sinergia de dos mecanismos de pérdida:

• Pérdida dieléctrica:Los grupos polares y las estructuras conjugadas de las cadenas moleculares de polímeros conductores se polarizan repetidamente (incluida la polarización de dipolos y la polarización de interfaz) en campos magnéticos alternativos, y el efecto de "retraso" en el proceso de polarización convierte la energía electromagnética en energía térmica. Los estudios han demostrado que el factor de pérdida dieléctrica (epsilon '/ epsilon') de los materiales compuestos de polímero / Grafeno conductor puede alcanzar 1,9 - 3,1, lo que indica que su capacidad de pérdida dieléctrica es considerable.
• Pérdida de resistencia:Proviene de la conductividad eléctrica del propio polímero conductor. Cuando las ondas electromagnéticas se propagan por el interior del material, la corriente inducida produce calor Juliano en la resistencia limitada del material, lo que consume aún más la energía de las ondas electromagnéticas. Cuando la conductividad eléctrica es demasiado baja (por ejemplo, Sigma < 10⁻ S = ")"

III. sistemas de materiales convencionales: de la Polianilina a la Polipirrol

• Polianilina (pani):Es el más utilizado. La conductividad eléctrica se puede ajustar en un amplio rango, la estabilidad ambiental es buena y el costo de las materias primas es bajo. La estructura hueca espiral tridimensional PANI (20% en peso de resina epoxi rellena, espesor de 2,0 mm) logró una pérdida mínima de reflexión de - 51,60 DBS a 13,95 ghz. El compuesto PANI / tela de carbono en forma de palomitas de maíz logró una eficiencia de blindaje de 76,22 DB en la banda x, con un espesor de solo 0193 mm.
• Polipirrol (ppy):Alta movilidad de transportistas, pero hay una contradicción intrínseca entre la Alta conductividad eléctrica y la pérdida de polarización dieléctrica. La conversión inteligente del blindaje a la absorción se puede lograr mediante la construcción de estructuras de gradiente asimétricas, como el aerogel de nanocelulosa bacteriana ppy @ bacteria. Los microtubos de Polipirrol conductores huecos todavía mantienen un buen rendimiento de absorción de ondas en el entorno de corrosión del agua de mar.
• Politiofeno (pth) y pedot:Pedot: El PSS puede preparar películas finas a través del procesamiento de soluciones, mostrando un buen potencial de aplicación en la banda de terahertz.

IV. diseño microestructural: de las microesferas huecas a la estructura de la cáscara nuclear

• Estructura de cáscara hueca / nuclear:Las microesferas huecas de Polianilina (20% en peso de resina epoxi rellena, 2,0 mm de espesor) lograron una pérdida mínima de reflexión de - 51,60 dB a 13,95 ghz. Las estructuras de cáscara nuclear (como los nanotubos de eloshi @ polipirrol) mejoran el rendimiento a través de la polarización de la interfaz, con un ancho de banda de absorción efectivo (eab) de hasta 6,3 ghz, cubriendo las bandas c, X y ku, con una pérdida mínima de reflexión de - 48 db.
• Nanoquímica y fibrosis:Preparar nanofibras, nanotubos o nanopartículas, aumentar la superficie específica y los sitios de polarización de la interfaz, y aumentar la pérdida dieléctrica.
• Estructura del aerogel:Se combina con nanocelulosa para construir una red tridimensional ligera y poroso. El aerogel de nanocelulosa bacteriana ppy @ gradiente asimétrico logra una absorción eficiente de la banda X a un espesor de 3,57 mm.

V. compuesto multicomponente: cuando el polímero conductor se encuentra con partículas magnéticas o materiales de carbono

• Compuesto de Polímero conductor / partículas magnéticas:La combinación de pérdidas dieléctrico (polímeros) y pérdidas magnéticas (fe, o, co, etc.) mejora significativamente el blindaje EMI y las propiedades de absorción de microondas.
• Compuesto de Polímero conductor / material de carbono:Por ejemplo, PANI / grafeno, ppy / nanotubos de carbono, los materiales de carbono proporcionan alta conductividad eléctrica y gran superficie específica, y la pérdida dieléctrica aumenta considerablemente después de la composición. La conductividad de microondas de PANI / Grafeno a 18ghz alcanzó 19,9 - 73,6s / m, y el factor de pérdida dieléctrica fue de 1,9 - 3,1.
• Compuesto de Polímero conductor / microesferas dieléctrico:Las microesferas dieléctrico de poliestireno (ps) se incrustaron en la matriz pedot, se mejoró la coincidencia de resistencia y se introdujo en el Centro de dispersión dieléctrica, logrando una eficiencia de blindaje de más de 40 dB y una pérdida de reflexión de menos de - 38 dB a un espesor de 0,7 mm. ().

6. rendimiento clave: a qué deben prestar atención los ingenieros

7. mapa de aplicaciones: de la compatibilidad electromagnética al sigilo del radar

• Compatibilidad electromagnética (emc) y supresión del emi:Se utiliza en comunicaciones 5g, electrónica de consumo, electrónica médica y otros escenarios, proporcionando programas de absorción de ondas ligeras y flexibles.
• Sigilo de radar y aplicaciones militares:Las características ligeras y los parámetros electromagnéticos ajustables lo hacen prometedor en recubrimientos absorbentes y materiales absorbentes estructurales.
• Dispositivos electrónicos portátiles y absorbentes flexibles:El Polímero conductor tiene buena flexibilidad y es adecuado para el blindaje electromagnético y la absorción de ondas de los dispositivos portátiles.
• Absorción de ondas de terahertz y comunicación con la próxima generación:El recubrimiento compuesto de microesferas dieléctrico pedot / PS logra una absorción eficiente en la banda de terahertz a un espesor de 0,7 mm.
• Protección electromagnética del medio marino:Los microtubos de Polipirrol conductores huecos todavía mantienen un buen rendimiento de absorción de ondas en la corrosión del agua de mar, que es adecuado para barcos y plataformas marinas.

8. dirección de exploración de materiales absorbentes de ondas de polímeros conductores en ciencia y tecnología avanzadas de la Academia

Fundada en 2016, Advanced Academy (shenzhen) Technology co., Ltd. (conocida como "advanced Academy technology") es una empresa nacional de alta tecnología centrada en materiales de blindaje, materiales absorbentes de ondas, recubrimientos de sustratos flexibles y pulpa de metales preciosos, con la marca registrada independiente "research platinum".

En el campo de los materiales absorbentes de polímeros conductores, la compañía está explorando las siguientes direcciones tecnológicas:

• Sistema de materiales:Polímeros conductores intrínsecos como la Polianilina (pani), el Polipirrol (ppy) y sus materiales compuestos.
• Estrategia compuesta:Compuestos de polímeros conductores / partículas magnéticas (sinergia de pérdidas electromagnéticas intermedias), compuestos de polímeros conductores / materiales de carbono (pérdida dieléctrica reforzada).
• Microestructura:Diseño de estructura de cáscara hueca / nuclear, nanofibrosis, estructura de aerogel, etc.
• Adaptación de la aplicación:Desarrollo personalizado de escenarios como la supresión del ime, el sigilo del radar y el wearable flexible.
• Objetivos de rendimiento:Perseguir un equilibrio integral de rendimiento de absorción de ondas "delgado, ligero, ancho y fuerte".

9. observaciones finales

La esencia de los materiales absorbentes de ondas de polímeros conductores es la ingeniería molecular para convertir los plásticos de "aislantes" a "absorbedores de ondas". No depende de la pérdida magnética - se basa en la polarización repetida (pérdida dieléctrica) de la cadena Molecular conjugada en el campo electromagnético alterna y el efecto térmico de Julios (pérdida de resistencia) de la corriente inducida. Esta diferencia en el mecanismo físico hace que los materiales absorbentes de ondas de polímeros conductores muestren ventajas incomparables de los materiales absorbentes magnéticos tradicionales en términos de densidad, resistencia a la corrosión, flexibilidad y procesabilidad.

Desde la Polianilina hasta el polipirrol, desde las microesferas huecas hasta la estructura de la cáscara nuclear, desde un solo componente hasta la combinación de múltiples componentes, el camino técnico de los materiales absorbentes de polímeros conductores se está ampliando rápidamente. Comprender el principio sinérgico de la pérdida dieléctrica y la pérdida de resistencia, la lógica de mejora de las propiedades absorbentes por el diseño de la microestructura y los límites de rendimiento de los diferentes sistemas de materiales son las claves para actualizar los materiales absorbentes de polímeros conductores de "materiales de laboratorio" a "selección de ingeniería".