無線通信的快速發展為人們的生活提供了極大的便利。但無線電子等新興技術的廣泛使用，也導致了嚴重的電磁波（EMW）污染。目前，電磁污染一方面對人類健康產生了不可逆的影響，另一方面也干擾了電子設備的運行。因此，為了解決無處不在的電磁干擾（EMI）問題，對高性能MAMs的需求極為迫切。然而，MAMs在未來將被應用於更複雜的環境，這就需要材料具有更多的功能，以適應不同的場景.傳統的微波吸收材料（MAMs）是以塗層的形式應用的，通常不靈活，生產成本高，對不同地點的應用適應性差。應用場景的多樣化要求材料具有多功能性，但目前在單一材料中集成多功能性是非常具有挑戰性的。
來自南京航空航天大學的學者合成了一種多功能的CoNC@GN/PCL/TPU MAMs。該CoNC@GN納米微吸收器具有高頻率的微波吸收能力。其電磁波吸收性能具有超輕（4wt.%）、超薄（2.3mm）和寬帶（6.21 GHz）的特點，優於同類MAMs。此外，該樣品具有高效的電熱轉換性能，能夠實現可控的電加熱性能和出色的自修復性能。更值得注意的是，該樣品具有電驅動的形狀記憶效應，使材料能夠有針對性地吸收多角度入射的電磁波。因此，CoNC@ GN/PCL/TPU吸收器是真正為可穿戴設備、可變形機器人和晶片保護等前沿應用中的柔性、形狀記憶和多功能吸收器開闢機會的關鍵。相關文章以「Multifunctional Shape Memory Composites for Joule Heating, Self-Healing, and Highly Efficient Microwave Absorption」標題發表在Advanced Functional Materials。
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https://doi.org/10.1002/adfm.202211352
圖1.CoNC@GN/PCL/TPU樣品的製備工藝。a） 製造CoNC@GN納米複合材料的示意圖。b） CoNC@GN納米複合材料的SEM 圖像。c） CoNC@GN/PCL/TPU 複合材料的製造工藝示意圖和 d） CoNC@ GN/PCL/TPU 複合材料的柔韌性.
圖2.CoNC@GN的微觀結構表徵。a，b）TEM, HR-TEM圖像。c） XRD 圖譜。d） 拉曼光譜。e） XPS測量光譜。f） C 1s 光譜。g） O 1s 光譜。h） N 1s 光譜。i） Co 2p 光譜和 j） 氮氣吸附-解吸曲線
圖3.不同樣品的介電特性。a，b） 復介電常數;c） 室溫 PL 光譜;d） 科爾-科爾曲線;e） 介電損耗機制;f） 擬合傳導損耗和 g） 極化損耗
圖4.不同樣品的磁性。a） VSM 結果;b，c）相對滲透率的實部和虛部;d） 渦流損耗因數和 e） 衰減常數
圖5.不同樣品的阻抗匹配和1/4λ匹配特性。a-c)RL的二維表示，|Z-1|和2% COCC@GN的1/4λ曲線；d-f)RL的二維表示，|Z-1|和4%GN的1/4λ曲線；g-i)RL的二維表示，|Z-1|和4% CONC@GN的1/4λ曲線；j-l)RL的二維表示，|Z-1|和6% CONC@GN的1/4λ曲線
圖6.樣品的焦耳加熱和自愈特性等。a)梯度工作電壓下樣品的表面溫度；b)36V時重複快速的熱響應；c)不同樣品損傷表面的掃描電子顯微鏡圖像；d)不同樣品癒合表面的掃描電子顯微鏡圖像；e)損傷樣品和修復樣品的拉伸應力-應變曲線；f)與LED串聯的複合導體的自愈現象的演示.
圖7.樣品在模擬遠場中的響應。A)RCS模型；b)RCS仿真曲線；c)GN和ConC@GN的RCS折減值的比較；d，e)三維雷達波散射信號；g)不同角入射的EMW的RL曲線；h)在40V直流電壓下4wt.%的ConC@GN/PCl/TPU的電驅動變形過程
圖8.多功能寬帶形狀記憶存儲器的典型特性圖解
綜上所述，本研究通過溶劑揮發法成功地製備了輕便靈活的可變形CoNC@ GN/PCL/TPU智能可調MAMs。特別是，具有磁性的MOF納米顆粒通過化學鍵結合到GN表面。使得微納材料表面形成了更多的缺陷和極性功能團。豐富了損耗機制，實現了EMW上的磁-電協同損耗。由於其出色的電-熱傳導性，樣品在外部場響應中起到了引擎的作用，激活了PCL/TPU基體，實現了包括吸波、焦耳加熱、自愈和形狀記憶在內的效應。在超低填充量（4%）下，EAB在2.3毫米的厚度下達到6.21GHz。同時，材料變形的角度可以通過電力驅動來調整，以實現寬角度的有效吸收。這項工作為製備多功能智能微波吸收材料提供了新的靈感和見解，這些材料是基於外部場響應的，預計未來在複雜和動態環境中的應用有很大潛力。（文：SSC）
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