A maioria dos plásticos são excelentes isoladores, mas existe um tipo especial de polímero - Polímeros Condutores Intrinsicamente (PCI) - que pode conduzir corrente como metais. Polímeros condutivos como polianilina, polipirrol e politiofen têm a habilidade única de ajustar sua condutividade (de isoladores a condutores) devido aos elétrons π deslocalizados em suas estruturas conjugadas de cadeia longa.

É precisamente essa característica de "condutividade ajustada" que faz com que polímeros condutivos exibem valor engenharia único no campo da absorção de ondas eletromagnéticas. Ao contrário de absortores magnéticos tradicionais como ferritos de alta densidade e ferritos facilmente corrodidos ou pós de ferro de carbonil, materiais condutivos que absorvem polímeros dependem de perda dielétrica - depois de ondas eletromagnéticas entrarem no material, eles desencadeam polarização dipólica repetidamente, convertendo energia eletromagnética em energia térmica. Ao mesmo tempo, a corrente induzida gerada pela condutividade no material irá consumir mais energia eletromagnética de ondas através do efeito de aquecimento Joule.

2[UNK] Duas armas de absorção de polímeros condutivos: perda dielétrica e perda de resistência

A capacidade eletromagnética de absorção de ondas de polímeros condutivos vem principalmente da sinergia de dois mecanismos de perda:

• Perda dietelétrica:Os grupos polarizadores e estruturas conjugadas nas cadeias moleculares de polímeros condutivos sofrem polarização repetida (incluindo polarização dipólica e polarização da interface) num campo eletromagnético alternado, e o efeito de "histerese" durante o processo de polarização converte energia eletromagnética em energia térmica. Pesquisas mostraram que o fator de perda dielétrica (ε″/ε′) dos compostos de polímero condutivo/grafeno pode atingir 1,9-3,1, indicando que sua capacidade de perda dielétrica é bastante considerável.
• Perda de resistência:Originando da condutividade dos próprios polímeros condutivos. Quando ondas eletromagnéticas se propagam dentro de um material, a corrente induzida gera calor Joule na resistência finita do material, consumindo mais a energia das ondas eletromagnéticas. Quando a condutividade é baixa demais (como σ<10 [UNK]⁴ s="">

3[UNK] Sistemas materiais principais: de polianilina a polipirrol

• Polianilina (PANI):A mais utilizada. Larga gama de condutividade ajustada, boa estabilidade ambiental e baixo custo de matérias-primas. A estrutura espiral tridimensional vazia PANI (cheia de resina époxia de 20wt%, espessura de 2,0mm) alcançou a menor perda de reflexão de -51,60dB a 13,95GHz. O material composto PANI/tela de carbono em forma de flor de milho alcançou uma eficiência de escudo de 76,22 dB na band a X, com uma espessura de apenas 0,193mm.
• Polypyrrole (PPy):Há uma contradição intrínseca entre alta mobilidade de carregadores, alta condutividade e perda de polarização dielétrica. A conversão inteligente do escudo para a absorção pode ser realizada construindo uma estrutura asimétrica de gradiente (como PPy @ aerogel de nanoclulose bacteriana). Microtubos polipirolicos vazios condutivos mantêm um bom desempenho de absorção de microondas em ambientes corrosivos de água do mar.
• Politiofeno (PTh) e PEDOT:PEDOT: PSS pode ser usado para preparar filmes finos através do processamento de soluções, demonstrando grande potencial para aplicações na faixa de frequência terahertz.

4[UNK] Design de Microestrutura: De Microsferas Abaixas a Estrutura de Shell Core

• Estrutura de casca vazia/núcleo:Microsferas vazias de polianilina (20% de peso cheias de resina époxia, espessura 2,0 mm) alcançaram a menor perda de reflexão de -51,60 dB a 13,95 GHz. A estrutura de concha-núcleo (como nanotubos de Elosite @ polypyrrole) melhora o desempenho através da polarização da interface, com uma largura de banda de absorção efetiva (EAB) de até 6,3 GHz, cobrindo as bandas C, X e Ku, e uma perda mínima de reflexão de -48 dB.
• Nanotecnologia e fibrose:Preparem nanófibras, nanotubos ou nanopartículas para aumentar área específica de superfície e sites de polarização da interface, e aumentar a perda dielétrica.
• Estrutura do aeroporto:Construir uma rede tridimensional ligeira e porosa, combinando-se com nanocelulosa e outros materiais. O gradiente asimétrico PPy @ aerogel de nanocelulose bacteriana obtém absorção eficiente na banda X a espessura de 3,57 mm.

5[UNK] Composito multicomponente: Quando polímeros condutivos encontram partículas magnéticas ou materiais de carbono

• Polímero condutivo/composto de partículas magnéticas:Combinando perda dielétrica (polímero) com perda magnética (Fe ∝ O ₄ Co, etc.) aumenta significativamente o desempenho de escudo EMI e absorção de microondas.
• Polímero condutivo/material composto de carbono:Materiales de carbono como PANI/grafeno e nanotubos PPy/carbono fornecem alta condutividade e grande superfície específica, resultando em perda dielétrica significativamente aumentada após composto. PANI/grafeno tem uma condutividade de microondas de 19,9-73,6S/m e um fator de perda dielétrica de 1,9-3,1 a 18GHz.
• Composito de polímero/microsfera dielétrica condutiva:Incorporar microsferas dielétricas de poliestireno (PS) na matriz PEDOT para melhorar a correspondência de impedância e introduzir centros de dispersão dielétricas, atingindo > 40 dB eficácia de escudo e perda de reflexão<-38dB a uma espessura de 0,7 mm. <>

6[UNK] Performação chave: O que os engenheiros devem prestar atenção

7[UNK] Disposição de aplicação: De Compatibilidade Eletromagnética a Stealth Radar

• Compatibilidade eletromagnética (EMC) e supressão do EMI:Usado em comunicação 5G, eletrônica de consumo, eletrônica médica e outros cenários, fornecendo soluções de absorção ligeiras e flexíveis.
• Escondência radar e aplicações militares:As características ligeiras e parâmetros eletromagnéticos ajustáveis o fazem prometer absorver revestimentos e materiais estruturais absorventes.
• Eletrônica portadora e dispositivos de absorção flexíveis:Os polímeros condutivos têm boa flexibilidade e são adequados para escudos eletromagnéticos e absorção em dispositivos portadores.
• absorção Terahertz e comunicação da próxima geração:O revestimento composto da microsfera dielétrica PEDOT/PS obtém uma absorção eficiente na band a de frequência terahertz a uma espessura de 0,7 mm.
• Proteção eletromagnética no ambiente marinho:Os microtubos polipirolicos conductivos vazios mantêm um bom desempenho de absorção na corrosão da água do mar e são adequados para navios e plataformas offshore.

8[UNK] Direcção de exploração de materiais de absorção de polímeros condutivos para tecnologia avançada dos institutos

O Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd. (chamado "Advanced Institute Technology") foi criado em 2016. É uma empresa nacional de alta tecnologia especializada em materiais de escudo, absorção de materiais, revestimentos flexíveis de substratos e pastas de metais preciosos. Tem a marca independentemente registrada "Research Platinum".

No campo dos materiais de absorção de polímeros condutivos, a empresa está explorando as seguintes direções tecnológicas:

• Sistema de materiais:Polímeros condutivos inerentes como polianilina (PANI) e polipirrol (PPy), bem como seus materiais compostos.
• Estratégia composta:Polímero condutivo/composto de partículas magnéticas (perda eletromagnética dielétrica sinergista), polímero condutivo/material de carbono composto (perda dielétrica aumentada).
• Microestrutura:Design de estrutura de casca vazia, nanofibrose, estrutura de aerogel, etc.
• Adaptação de aplicações:Desenvolvimento personalizado para cenários como supressão do IME, stealth do radar e portadores flexíveis.
• Objetivo de desempenho:Procurando um equilíbrio abrangente de desempenho de absorção de "fino, luz, amplo e forte".

9[UNK] Conclusão

A essência de materiais de absorção de polímeros condutivos é a engenharia molecular de transformação de plásticos de "isoladores" em "absortores". Não depende de perdas magnéticas - depende da polarização repetida de cadeias moleculares conjugadas em um campo eletromagnético alternado (perda dielétrica) e do efeito de aquecimento de Joule da corrente induzida (perda de resistência). A diferença no mecanismo físico permite que os materiais de absorção de polímeros condutivos exibem vantagens na densidade, resistência à corrosão, flexibilidade e processabilidade que os materiais absortores magnéticos tradicionais não podem concordar.

O caminho tecnológico dos materiais de absorção de polímeros condutivos está rapidamente se expandindo, de polianilina para polipirrol, de microsferas vazias para estruturas de coxa-núcleo, de componente único para compostos multicomponentes. Compreendendo o princípio sinergista da perda dielétrica e da perda de resistência, a lógica do design de microestrutura para melhorar o desempenho de absorção e os limites de desempenho de diferentes sistemas materiais - estas são as chaves para actualizar os materiais de absorção de polímeros condutivos de "materiais de laboratório" para "escolhas de engenharia".