La plupart des plastiques sont d’excellents isolants, mais il existe une classe particulière de polymères conducteurs intrinsèques (ICP) capables de conduire le courant électrique comme les métaux. Les polymères conducteurs tels que la Polyaniline, le Polypyrrole, le Polythiophène, etc., ont la capacité unique d'avoir une conductivité réglable (de l'isolant au conducteur) grâce aux électrons π délocalisés dans leur structure à longue chaîne conjuguée.

C'est cette propriété de « conductivité réglable» qui permet aux polymères conducteurs de présenter une valeur d'ingénierie unique dans le domaine de l'absorption des ondes électromagnétiques. Contrairement aux absorbeurs d'ondes magnétiques traditionnels tels que les poudres de ferrite ou de fer carbonylé à haute densité et facilement corrosives, les matériaux absorbants d'ondes polymères conducteurs reposent sur des pertes diélectriques - une fois que les ondes électromagnétiques entrent dans le matériau, elles déclenchent une polarisation répétée du dipôle qui convertit l'énergie électromagnétique en énergie thermique. Dans le même temps, le courant induit dans le matériau résultant de la conduction électrique consomme également de l'énergie d'onde électromagnétique par effet thermique Joule.

Deux "armes" pour l'absorption d'ondes par Polymère conducteur: pertes diélectriques et pertes résistives

La capacité d'absorption des ondes électromagnétiques des polymères conducteurs provient principalement de la synergie de deux mécanismes de perte:

• Pertes diélectriques:Les groupes polarisants et les structures conjuguées sur les chaînes moléculaires de polymères conducteurs subissent des polarisations répétées (y compris la polarisation dipolaire et la polarisation interfaciale) dans les champs électromagnétiques alternatifs, et l'effet « hystérésis» pendant la polarisation Convertit l'énergie électromagnétique en énergie thermique. Des études ont montré que les composites Polymère conducteur / Graphène ont des facteurs de perte diélectrique (ε "/ ε ') allant jusqu'à 1,9 - 3,1, ce qui indique que leur capacité de perte diélectrique est considérable.
• Perte de résistance:Provenant de la conductivité du Polymère conducteur lui - même. Lorsque les ondes électromagnétiques se propagent à l'intérieur du matériau, le courant induit crée de la chaleur Joule sur la résistance limitée du matériau, ce qui consomme davantage d'énergie des ondes électromagnétiques. Lorsque la conductivité est trop faible (par exemple σ < 10⁻⁴ s = "" >

Iii. Système de matériau principal: de Polyaniline à Polypyrrole

• Polyaniline (PANI):Les applications les plus répandues. Large plage réglable de conductivité, bonne stabilité environnementale et faible coût des matières premières. La structure creuse hélicoïdale tridimensionnelle PANI (20% en poids de résine époxy chargée, épaisseur 2,0 mm) atteint une perte par réflexion minimale de - 51,60 dB à 13,95 GHz. Le Composite PANI / tissu de carbone en forme de fleur de jade atteint une efficacité de blindage de 76,22 DB dans la bande X et une épaisseur de seulement 0193mm.
• Polypyrrole (PPY):La mobilité des porteurs est élevée, mais il existe une contradiction intrinsèque entre une conductivité élevée et des pertes de polarisation diélectrique. La conversion intelligente du blindage à l'absorption est possible en construisant des structures à gradient asymétrique telles que PPy @ Bacterial nanocellulose Aerogel. Les MICROTUBES en Polypyrrole conducteurs creux conservent encore de bonnes propriétés d'absorption d'ondes dans les environnements corrosifs de l'eau de mer.
• Polythiophène (PTH) et pedot:Pedot: PSS peut préparer des films par traitement en solution, montrant un bon potentiel d'application dans la bande Térahertz.

Conception de la microstructure: de microsphères creuses à la structure de la coquille nucléaire

• Structure de coquille creuse / nucléaire:Les Microsphères creuses de Polyaniline (20% en poids de résine époxy chargée, épaisseur 2,0 mm) atteignent une perte par réflexion minimale de - 51,60 dB à 13,95 GHz. Les structures de noyau - coquille telles que les Nanotubes d'ellorite @ Polypyrrole améliorent les performances par polarisation d'interface, bande passante d'absorption effective (eab) jusqu'à 6,3 GHz, couvrant les bandes C, X, Ku, perte de réflexion minimale - 48 db.
• Nano et fibrose:Préparer des nanofibres, des Nanotubes ou des nanoparticules, augmenter la surface spécifique et les sites de polarisation interfaciale, renforcer les pertes diélectriques.
• Structure de l'aérogel:Construction de réseaux tridimensionnels légers et poreux en composite avec des nanocelluloses, etc. Le Gradient asymétrique PPy @ Bacterial nanocellulose Aerogel permet une absorption efficace en bande X à une épaisseur de 3,57 MM.

Composite multicomposant: quand les polymères conducteurs rencontrent des particules magnétiques ou des matériaux de carbone

• Composite Polymère conducteur / particules magnétiques:Combiner les pertes diélectriques (polymères) avec les pertes magnétiques (fe₃o₄, Co, etc.) améliore considérablement le blindage EMI et les propriétés d'absorption des micro - ondes.
• Composite Polymère conducteur / carbone:Tels que PANI / graphène, PPy / nanotubes de carbone, les matériaux en carbone offrent une conductivité élevée et une grande surface spécifique, les pertes diélectriques après composite sont considérablement améliorées. PANI / Graphène a une conductivité micro - ondes allant de 19,9 à 73,6 S / M à 18 GHz et un facteur de perte diélectrique de 1,9 à 3,1.
• Complexe Polymère conducteur / microsphère diélectrique:Des microsphères diélectriques en polystyrène (PS) ont été incorporées dans la matrice pedot pour améliorer l'adaptation d'impédance, l'introduction de centres de diffusion diélectriques, l'efficacité de blindage > 40 dB et la perte par réflexion < - 38 dB à une épaisseur de 0,7 MM. < >

Performance clé: ce sur quoi les ingénieurs devraient se concentrer

Vii. Carte d'application: de la compatibilité électromagnétique à la furtivité Radar

• Compatibilité électromagnétique (CEM) avec inhibition EMI:Utilisé dans des scénarios tels que la communication 5G, l'électronique grand public, l'électronique médicale et d'autres, offrant un schéma d'absorption d'ondes léger et flexible.
• Furtivité radar et applications militaires:Les caractéristiques de légèreté et les paramètres électromagnétiques réglables le rendent prometteur dans les revêtements absorbants d'ondes et les matériaux absorbants de type Structural.
• Électronique portable et dispositif d'absorption d'ondes flexible:Le Polymère conducteur est flexible et convient au blindage électromagnétique et à l'absorption d'ondes des dispositifs portables.
• L'aspiration Térahertz communique avec la prochaine génération:Le revêtement composite de microsphères diélectriques pedot / PS permet une absorption efficace de la bande Térahertz à une épaisseur de 0,7 MM.
• Protection électromagnétique du milieu marin:Les MICROTUBES en Polypyrrole conducteurs creux conservent encore de bonnes propriétés d'absorption d'ondes dans la corrosion de l'eau de mer, adaptés aux navires, aux plates - formes marines.

Viii. Direction d'exploration des matériaux d'absorption d'onde en Polymère conducteur de la technologie de l'Académie avancée

Fondée en 2016, Advanced Academy (Shenzhen) Technology Co., Ltd (ci - après dénommée « Advanced Academy technology») est une entreprise nationale de haute technologie axée sur les matériaux de blindage, les matériaux d'absorption d'ondes, le revêtement de substrat flexible et les boues de métaux précieux, avec la marque déposée indépendante « Research platinum».

Dans le domaine des matériaux polymères conducteurs absorbant les ondes, la société explore les orientations technologiques suivantes:

• Système matériel:Polymères conducteurs intrinsèques tels que Polyaniline (PANI), polypyrrole (PPY) et leurs composites.
• Stratégie Composite:Composite Polymère conducteur / particules magnétiques (synergie des pertes diélectriques), composite Polymère conducteur / matériau carboné (pertes diélectriques renforcées).
• Microstructure:Conception de structure de coquille creuse / nucléaire, nanofibrose, structure d'aérogel, etc.
• Adaptation de l'application:Développement personnalisé orienté vers des scénarios tels que la suppression EMI, la furtivité Radar, la portabilité flexible, etc.
• Objectifs de performance:Poursuite de l'équilibre intégré de performance d'absorption d'onde "mince, léger, large et fort".

Ix. Conclusion

L'essence du matériau absorbant les ondes en Polymère conducteur est l'Ingénierie moléculaire qui transforme le plastique de "l'isolant" en "absorbeur d'ondes". Il ne repose pas sur les pertes magnétiques – sur la polarisation répétée de la chaîne moléculaire conjuguée dans un champ électromagnétique alternatif (pertes diélectriques) et sur l’effet Joule thermique du Courant induit (pertes résistives). Cette différence dans le mécanisme physique fait que les matériaux absorbants polymères conducteurs présentent des avantages difficiles à comparer avec les matériaux absorbants magnétiques traditionnels en termes de densité, de résistance à la corrosion, de flexibilité et de maniabilité.

De la Polyaniline au Polypyrrole, des microsphères creuses aux structures coeur - coquille, des compositions mono - composants aux compositions Multi - composants, les voies technologiques des matériaux absorbants polymères conducteurs s’élargissent rapidement. Comprendre le principe de synergie entre les pertes diélectriques et les pertes résistives, la logique d'amélioration de la performance d'absorption d'ondes pour la conception de Microstructures, les limites de performance de différents systèmes de matériaux - ce sont les clés pour améliorer les matériaux d'absorption d'ondes en Polymère conducteur d'un « matériau de laboratoire» à un « choix d'ingénierie».