摘要：随着通信技术和精密电子设备的飞速发展，轻质、高性能吸波材料的开发日益迫切。本文，四川大学李姜 教授团队在《ACS Appl. Electron. Mater》期刊发表名为“Facile Manufacturing of Ultralight TPU/PDA/C
1成果简介
随着通信技术和精密电子设备的飞速发展，轻质、高性能吸波材料的开发日益迫切。本文，四川大学李姜 教授团队在《ACS Appl. Electron. Mater》期刊发表名为“Facile Manufacturing of Ultralight TPU/PDA/CNT Nanofibers with Advanced Electromagnetic Wave Absorption”的论文，研究采用静电纺丝法制备了超轻多孔TPU纳米纤维，然后用 PDA 对 TPU 表面进行改性，优化了TPU与CNTs的结合能力，从而使CNTs在超声作用下进入并附着在网络内部。
具体而言，合成的分层 TPU/PDA/CNTs 网络具有-63.5 dB 的优异微波吸收性能和 8.6 GHz 的最佳有效吸收带宽（EAB）。富孔网络结构不仅减少了材料质量，还引入了空气以优化阻抗特性。PDA 和热塑性聚氨酯成分中的异质原子和官能团可作为极化中心，导致显著的极化损耗。相关的电磁模拟也证明了纳米纤维的吸收潜力。这一设计理念为开发超轻材料和优化聚合物基吸收器的阻抗特性提供了灵感。
2图文导读
图1、(a) Schematic construction of hierarchical TDC nanofiber and surface and cross-sectional morphology of (b, e) TC, (c, f) TD, and (d, g) TDC.
图2. Raman mapping of (a) TC, (b) TD and (c) TDC, (d) carbon layer structure of TDC, and (e) FT-IR spectra of all the samples
图 3. RL values and 2D colormap of (a, e) TC, (b, f) TD and (c, g) TDC, (d) RL, (h) EAB value comparison graphs of all the samples, 3D radar wave scattering signal of (i) TC, (j) TD, (k) TDC, and (l) electric field and magnetic field distribution of incident EMWs through the TDC.
图 4. (a, b) Complex permittivity, (c) dielectric loss, (d) conduction loss, (e) polarization loss, (f) proportion of conduction loss and polarization loss, and Cole–Cole curves of (g) TC, (h) TD, and (i) TDC.
图5. 2D color image of the |Zin/Z0| value, frequency dependence of RL, attenuation constant α and impedance matching Z of (a, d) TC, (b, e) TD and (c, f) TDC, the (g) RLmin, (h) Z’/Z0 and (i) Z″/Z0 relationship of the three samples.
3小结
综上所述，通过静电纺丝和超声波技术，成功合成了具有多层异质界面的超轻多孔 TDC 导电网络。研究结果表明，多孔多级网络的构建不仅减轻了材料的质量，还优化了阻抗特性并增强了界面极化。PDA 和 TPU 中丰富的 N 原子和 O 原子以及大量的官能团会引起强烈的偶极极化。最终，TDC 纳米纤维实现了 -63.5 dB 的最佳衰减能力和 8.6 GHz 的宽 EAB。此外，相关的电磁和 RCS 模拟也证明了 TDC 纳米纤维具有卓越的 MA 性能。这种简单的制备方法为大规模生产聚合物基 MAM 提供了宝贵的见解和灵感。
文献：
来源：材料分析与应用
来源：石墨烯联盟