復旦大學吳仁兵Adv. Funct. Mater. : 一種電驅動型柔性電磁吸收器

復旦大學吳仁兵Adv. Funct. Mater. : 一種電驅動型柔性電磁吸收器

【研究背景與進展】

隨著信息技術的發展，尤其是5G時代的到來，在為人類帶來便捷的同時信號干擾和電磁污染的問題也越來越受到研究者的關注。研究超薄，可調諧的高性能柔性電磁吸收裝置對于解決信號干擾和電磁污染問題具有重要意義，然而這方面的研究仍然進展緩慢。

近日，復旦大學吳仁兵課題組研發出了一種電驅動型柔性電磁吸收器，相關研究成果發表在Adv. Funct. Mater.上，文章題目為“An Electrical Switch-Driven Flexible Electromagnetic Absorber”。

【圖文簡介】

圖1 電磁模擬揭示不同類別材料具有的介電性能與電磁性能

a）給定厚度為2.0 mm的電磁模擬結果；

b）厚度取決于C波段和S波段的覆蓋；

c）f_E<2.0 GHz（c波段，厚度=2.0 mm）的優化ε_r-ε^”對；

d）文獻報道的吸收體的εr-ε〃值（不同顏色代表磁性系統）。

圖2 Sn/SnO₂@C 三元雜化材料的相，形貌與結構性能

a）Sn/SnO2@C三元雜化物形成過程的示意圖；

b）600~750°C溫度下獲得的核演化的TEM圖像（使用6g葡萄糖獲得的所有樣品）；

c）600-750℃處理的SnO2@PB的FT-IR光譜；

d-h）多核片狀SnO₂@PB（前驅體）（Sn-75，用7.5g葡萄糖制備）的透射電鏡圖像和e）HADDF-STEM圖像；f）片狀SnO₂@PB（前驅體，Sn-90）的透射電鏡圖像；g，h）放大的Sn-75和Sn-90的透射電鏡圖像；

i）650℃和700℃下獲得的Sn/SnO₂@c樣品的Sn L3邊緣。

圖3 EA-FA器件的制備

a）ET-FA器件，由柔性有機聚合物層（PARYLYN-C）、載流子傳輸層和EM吸收層構成；

b）ET-FA器件制備示意圖；

c-e）ET-FA器件在不同階段的數字照片。

圖4 ET-FA器件與電壓響應能力

a）由這些Sn/SnO₂@C材料制備的ET-FA器件的初始介電常數值（Sn含量不同，在650或700°C下處理SnO₂@PB）；

b）ET-FA器件的RL曲線的頻率依賴性（僅顯示RL≤-10db，吸收體處理700°C）；

c）Sn-30器件在0-20v電壓下測得的介電常數值；

d，e）活化（V a）、飽和電壓（Vs）和這些ET-FA器件的厚度（此處使用的Sn/SnO2@c均經700°c處理）；

f）三維碳網絡結構和載流子遷移率石墨化區域的示意圖；

g）700°C（使用Sn-60）下獲得的產品殼區的HRTEM圖像；

h）加熱至750°C，然后冷卻至室溫的產品的原位XRD圖案。

圖5 ET-FA器件的電開關電磁吸收

a）這些樣品的EIS光譜；（插入的圖像比較了用HCl處理前后的樣品）；

b）這些樣品轉換的UV-vis漫反射曲線（插入的圖像顯示了SnO2和Sn/SnO₂混合物的VB和CB狀態）；

c）ET-FA裝置（Sn-45）的合格f_E區；

d）最佳ET-FA器件（Sn-45）經600次彎曲后的介電常數值；

e）最佳ET-FA器件（Sn-45）在10v電壓下的介電常數隨溫度的變化；

f）在298至373k溫度范圍內測試的ET-FA器件（Sn-45）的合格f_E區。

圖6 電開關Sn/SnS/SnO₂@C和Sn/SnS@C基電磁吸收器件

a）SnS/SnO₂@C的形成示意圖；

b）TEM和C）SnS/SnO₂@C的HADDF-STEM圖像；

d，e）分別在700和750℃下加熱SnS/SnO₂@C獲得的樣品的TEM圖像；

f）SnS/SnO₂@C、Sn/SnS/SnO₂@C和Sn/SnS@C的Ar蝕刻XPS光譜；

g，h）最佳Sn/SnS/SnO₂@C和Sn/SnS@C樣品的合格f_E區

【小結】

研究者創新性地開發了一種電驅動的柔性電磁吸收器件，該器件由絕緣的聚對苯二甲酸-C基片、MWCNTs載流子傳輸層和具有可調相位和組成吸收體的核-殼納米復合材料構成。作為一個例子，以Sn/SnS/SnO₂@ C復合材料作為吸收器的柔性器件具有優異的電調節能力，并且在C波段的90%處可以實現窄頻段、選擇性和多個吸收區域（n＝7）。這項工作對于開發智能電磁吸收裝置具有啟發意義。

文獻鏈接：An Electrical Switch-Driven Flexible Electromagnetic Absorber, 2019, Adv. Funct. Mater. , DOI: 10.1002/adfm.201907251.