复旦大学吴仁兵Adv. Funct. Mater. : 一种电驱动型柔性电磁吸收器

复旦大学吴仁兵Adv. Funct. Mater. : 一种电驱动型柔性电磁吸收器

【研究背景与进展】

随着信息技术的发展，尤其是5G时代的到来，在为人类带来便捷的同时信号干扰和电磁污染的问题也越来越受到研究者的关注。研究超薄，可调谐的高性能柔性电磁吸收装置对于解决信号干扰和电磁污染问题具有重要意义，然而这方面的研究仍然进展缓慢。

近日，复旦大学吴仁兵课题组研发出了一种电驱动型柔性电磁吸收器，相关研究成果发表在Adv. Funct. Mater.上，文章题目为“An Electrical Switch-Driven Flexible Electromagnetic Absorber”。

【图文简介】

图1 电磁模拟揭示不同类别材料具有的介电性能与电磁性能

a）给定厚度为2.0 mm的电磁模拟结果；

b）厚度取决于C波段和S波段的覆盖；

c）f_E<2.0 GHz（c波段，厚度=2.0 mm）的优化ε_r-ε^”对；

d）文献报道的吸收体的εr-ε〃值（不同颜色代表磁性系统）。

图2 Sn/SnO₂@C 三元杂化材料的相，形貌与结构性能

a）Sn/SnO2@C三元杂化物形成过程的示意图；

b）600~750°C温度下获得的核演化的TEM图像（使用6g葡萄糖获得的所有样品）；

c）600-750℃处理的SnO2@PB的FT-IR光谱；

d-h）多核片状SnO₂@PB（前驱体）（Sn-75，用7.5g葡萄糖制备）的透射电镜图像和e）HADDF-STEM图像；f）片状SnO₂@PB（前驱体，Sn-90）的透射电镜图像；g，h）放大的Sn-75和Sn-90的透射电镜图像；

i）650℃和700℃下获得的Sn/SnO₂@c样品的Sn L3边缘。

图3 EA-FA器件的制备

a）ET-FA器件，由柔性有机聚合物层（PARYLYN-C）、载流子传输层和EM吸收层构成；

b）ET-FA器件制备示意图；

c-e）ET-FA器件在不同阶段的数字照片。

图4 ET-FA器件与电压响应能力

a）由这些Sn/SnO₂@C材料制备的ET-FA器件的初始介电常数值（Sn含量不同，在650或700°C下处理SnO₂@PB）；

b）ET-FA器件的RL曲线的频率依赖性（仅显示RL≤-10db，吸收体处理700°C）；

c）Sn-30器件在0-20v电压下测得的介电常数值；

d，e）活化（V a）、饱和电压（Vs）和这些ET-FA器件的厚度（此处使用的Sn/SnO2@c均经700°c处理）；

f）三维碳网络结构和载流子迁移率石墨化区域的示意图；

g）700°C（使用Sn-60）下获得的产品壳区的HRTEM图像；

h）加热至750°C，然后冷却至室温的产品的原位XRD图案。

图5 ET-FA器件的电开关电磁吸收

a）这些样品的EIS光谱；（插入的图像比较了用HCl处理前后的样品）；

b）这些样品转换的UV-vis漫反射曲线（插入的图像显示了SnO2和Sn/SnO₂混合物的VB和CB状态）；

c）ET-FA装置（Sn-45）的合格f_E区；

d）最佳ET-FA器件（Sn-45）经600次弯曲后的介电常数值；

e）最佳ET-FA器件（Sn-45）在10v电压下的介电常数随温度的变化；

f）在298至373k温度范围内测试的ET-FA器件（Sn-45）的合格f_E区。

图6 电开关Sn/SnS/SnO₂@C和Sn/SnS@C基电磁吸收器件

a）SnS/SnO₂@C的形成示意图；

b）TEM和C）SnS/SnO₂@C的HADDF-STEM图像；

d，e）分别在700和750℃下加热SnS/SnO₂@C获得的样品的TEM图像；

f）SnS/SnO₂@C、Sn/SnS/SnO₂@C和Sn/SnS@C的Ar蚀刻XPS光谱；

g，h）最佳Sn/SnS/SnO₂@C和Sn/SnS@C样品的合格f_E区

【小结】

研究者创新性地开发了一种电驱动的柔性电磁吸收器件，该器件由绝缘的聚对苯二甲酸-C基片、MWCNTs载流子传输层和具有可调相位和组成吸收体的核-壳纳米复合材料构成。作为一个例子，以Sn/SnS/SnO₂@ C复合材料作为吸收器的柔性器件具有优异的电调节能力，并且在C波段的90%处可以实现窄频段、选择性和多个吸收区域（n＝7）。这项工作对于开发智能电磁吸收装置具有启发意义。

文献链接：An Electrical Switch-Driven Flexible Electromagnetic Absorber, 2019, Adv. Funct. Mater. , DOI: 10.1002/adfm.201907251.