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1研究背景
随着现代电子设备与无线通信技术的飞速发展，微波吸收材料的研究显得尤为重要。这些材料在电磁干扰屏蔽、隐身技术以及无线通信领域有着广泛的应用。传统的微波吸收材料往往存在效率低下、重量大、抗菌性能不足等问题。因此，开发新型轻质、高效、具有抗菌特性的微波吸收材料成为了研究的热点。本研究通过电纺丝、原位氧化聚合和浸渍涂层等方法，制备了一种具有异质结构的多组分复合薄膜PAN@PPy@Ti3C2Tx@GO（PPTG），旨在实现优异的电磁波吸收和抗菌性能。
2成果简介
在这项研究中，研究人员首先通过电纺丝技术制备了PAN纳米纤维膜，随后通过原位聚合和浸渍方法，成功组装了PPy、Ti3C2Tx MXene和GO，制备出了PPTG复合薄膜。这种薄膜在仅20 wt%的填充量下，展现出了超宽的微波吸收带宽，最小反射损耗值达到-49.98 dB，有效吸收带宽（EAB）可达8.0 GHz。这一卓越的性能得益于四分之一波长理论、极化、多重反射与散射、阻抗匹配、超材料特性、准天线效应、导电损耗和磁损等多种因素的综合作用。此外，PPTG薄膜的雷达截面（RCS）可降低高达25.72 dB•m²，显示出卓越的隐身性能。同时，该薄膜还表现出优异的抗菌性能，为复杂环境下电子设备和军事装备的防护与清洁提供了新的解决方案。3图文导读
图1 展示了PPTG薄膜的制备过程示意图。首先，通过电纺丝制备PAN纳米纤维膜，然后通过原位聚合在纤维上生长PPy，最后通过浸渍涂层方法将MXene和GO组装到纤维上，形成多层的异质结构。图2 展示了Ti3C2Tx、PAN纳米纤维膜、PAN@PPy纤维膜、PPT、PPG、PTG、PPTG-1、PPTG-2和PPTG-3复合薄膜的扫描电镜（SEM）图像，以及PPTG-2复合薄膜的元素映射图像。这些图像证实了薄膜的多层异质结构和丰富的界面极化特性。图3 通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术，分析了薄膜的晶体结构、化学结构以及表面化学组成。图4 展示了PPTG薄膜的电磁参数，包括复介电常数的实部和虚部、介电损耗正切和磁损耗正切，以及不同厚度下的反射损耗（RL）值。图5 展示了不同厚度下PPTG薄膜的RL曲线，以及RLmin值与厚度的关系。
4小结
本研究成功制备了具有优异微波吸收和抗菌特性的PPTG复合薄膜。该薄膜在20 wt%的低填充量下，实现了超宽的微波吸收带宽和最低的反射损耗值，同时展现出卓越的雷达隐身性能和抗菌性能。这一成果不仅为微波吸收材料的设计提供了新的思路，也为电子设备和军事装备的防护与清洁提供了新的解决方案。通过精巧的界面工程设计和多组分策略，PPTG薄膜在复杂环境下的应用前景广阔，有望在军事和生物医学领域发挥重要作用。文献：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119813
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