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随着电子信息产业的快速发展，电磁泄漏和高温红外辐射问题日益突出。特别是在军事防护领域，它们容易导致信息泄露和红外暴露。因此，设计和制造兼容的低反射率电磁干扰屏蔽/耐高温红外隐身材料在军事领域具有重要意义。然而，如何协同设计和制造具有低反射率电磁干扰屏蔽和红外隐身性能的兼容复合材料逐渐成为金属化聚合物非织造布体系中的一大挑战。
为了解决上述挑战，江南大学江南大学刘天西教授、王子成副教授通过碱处理、原位生长磁性颗粒和“自活化”化学镀银工艺制备了分级聚酰亚胺（PI）纤维复合材料。特别是，通过系统组装Fe3O4/ Ag负载PI无纺布（PFA）和纯Ag涂层PI无纺布（PA），可以构建分层阻抗匹配，使其具有超低反射率的电磁干扰屏蔽性能。此外，PFA蓬松的三维（3D）空间结构的绝热性和源自镀银的PA的低红外发射率带来了优异的红外隐身性能。更重要的是，Fe3O4、Ag和PI纤维之间的强键合相互作用提高了电磁干扰屏蔽的热稳定性和耐高温红外隐身性能。这种优异的综合性能使得军用帐篷在保护内部设备不受相邻设备和/或敌人的电磁干扰以及抑制外部红外探测方面具有广阔的应用前景。
相关研究内容以“Hierarchical Polyimide Nonwoven Fabric with Ultralow-Reflectivity Electromagnetic Interference Shielding and High-Temperature Resistant Infrared Stealth Performance”为题目，发表在期刊《Nano-Micro Letters》上。
在这项研究中，首先采用静电纺丝设备（永康乐业ET系列）制备了PI纳米纤维材料。然后通过碱处理、原位生长磁性颗粒和“自活化”化学镀银工艺，成功获得了具有超低反射率电磁干扰屏蔽和耐高温红外隐身性能的多级PI纤维复合材料。
开发的层级聚酰亚胺纤维复合材料具有超低反射率和电磁干扰（EMI）屏蔽能力，在军事环境中有多种潜在应用。如该材料的低反射率和高电磁波吸收能力使其适合用于隐身技术。EMI屏蔽性能可以保护敏感的电子设备和通信系统免受电磁干扰。另外，还可以用于士兵的防护服。材料通过设计成具有特定光学特性，可实现伪装效果，帮助人员和装备融入周围环境。
Scheme 1 PFA/PA非织造布制备工艺示意图。
图2 PI、PA1.5、PFA0和PFA1的XRD谱图。b PFA0、PFA1、PFA2的磁滞回线。c PA1、PA1.5和PA2的电导率和密度。d PA1.5、PFA0、PFA1和PFA2的XPS光谱。e PFA0的Fe 2p和f PFA1的Ag 3d的高分辨率XPS光谱。g 4*PFA1, h PA1.5和i， j 4*PFA1/PA1.5的光学照片。
图3 a SET，b EMI SE, c A, d R，e功率系数，N*PFA1/PA1.5的f反射率图，g EMI SE, h A，i 4 * PFAx / PA1.5反射率图。
图4.电磁波不同入射方向条件下4*PFA1/PA1.5和PA1.5/4*PFA1的（a）电磁屏蔽性能及其对应的（b，c）功率系数图；（d）电磁屏蔽性能演示：发射器和接收器之间（e）无样品、（f）PA1.5/4*PFA1、（g）4*PFA1/PA1.5插入时电磁屏蔽系统的变化。
图5.（a）PAx的红外发射率曲线；（b）4*PFA1/PA1.5在150、200、250 ℃热台上的红外成像图；（c）4*PFA1/PA1.5在150 ℃热台上的表面实际温度和红外辐射温度曲线；（d）模拟沙漠环境示意图；（e）不同热源温度下4*PFA1/PA1.5的红外成像图；（f）4*PFA1/PA1.5在手掌上昼夜环境下的红外成像图。
图6. 4*PFA1/PA1.5在8.2 - 40 GHz的（a）电磁屏蔽性能，（b）功率系数，（c）反射率；（d）4*PFA1/PA1.5的低反射电磁屏蔽机理示意图；（e - h）4*PFA1/PA1.5的电磁屏蔽和红外隐身兼容性能演示。
图7. 4*PFA1/PA1.5兼容型低反射电磁屏蔽和红外隐身性能可能的应用场景示意图。
原文链接：
https://doi.org/10.1007/s40820-024-01590-3
【End】
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