近日，浙江师范大学化学与材料科学学院童国秀课题组在开发新型多功能导热-吸波一体化材料的研究中取得进展，相关成果以“Cl⁻-doped Polypyrrole Nanotubes Toward Robust Thermal Dissipation and Tunable Microwave Absorbing/Shielding Properties”为题在国际权威期刊Advanced Functional Materials 上发表。
多功能材料导热与吸波性能的协同增强对解决电子工业的电磁干扰和热积累问题、实现电子器件的轻薄化与电路高度集成化具有重大意义。基于电磁波与声子的传输理论，利于电磁波损耗的多界面结构控制与声子的有效传输有着不可调和的矛盾，因此，协同增强多功能材料的导热与吸波性能具有极大的挑战性。为此，童国秀课题组设计制备了一维中空Cl–掺杂PPy/硅胶柔性复合膜。这是考虑到：一维中空结构在改善材料对电磁波的取向极化损耗响应的同时能构筑有效的导热/导电网络；通过控制Cl–的掺杂量，在PPy的共轭结构中引入自由电子，能调控欧姆损耗和电子热导，进而实现微波吸收/屏蔽与热传输性能的协同增强。该材料展现了优异的导热、电磁波吸波/屏蔽性能，在4 wt.%的填充比下，Cl–掺杂PPy/硅胶柔性复合膜在2–18 GHz范围内展现出高效的微波吸收性能（3.32 GHz/mm），且厚度仅为2 mm。RCS仿真结果表明，其雷达散射截面积降低值达33.45 dB∙m2（99.95 %吸收）。另外，通过改变填料的填充比，能实现了材料的吸波与屏蔽性能的自由转换，且在2–18 GHz频段范围内实现了屏蔽效能≥ 20 dB（99 %屏蔽），在20 wt.%填充比下，最高屏蔽效能达到66.63 dB（99.99998 %屏蔽）。同时，DFT理论计算表明：体系中的Cl–掺杂显著改善了声子匹配，降低了界面热阻，从而使材料的热导率达3.597 W m–1 K–1。综上，本研究为实现材料导热、吸波性能的协同增强，热管理、电磁防护与雷达隐身多功能一体化提供了新的思路。
浙江师范大学化学与材料科学学院2023级博士研究生范宝新为本研究第一作者，童国秀教授、谢李燕博士为论文共同通讯作者，浙江师范大学为论文第一完成单位。
编辑：张文潇
