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贺梦娟博士团队发表高水平论文

发布时间:2026-06-04浏览次数:

近日,服装工程学院贺梦娟博士团队在《Progress in Organic Coatings》发表题为Multilayer conductive fabrics with controllable electric-magnetic gradient based on polyaniline nano-network for electromagnetic shielding and thermal insulating研究论文。该研究通过原位聚合法在柔性织物表面生长聚苯胺(PANI)纳米纤维网络,并通过电-磁梯度结构设计构建出多层电磁屏蔽织物,同时实现了电磁屏蔽织物的高效屏蔽性能与低反射率,为复杂环境下的多功能电磁屏蔽材料提供了一体化解决方案。

随着电子与信息技术的快速发展,高性能电磁屏蔽材料已成为重要的研究前沿。与此同时,复杂的应用环境对电磁屏蔽材料提出了如低反射、疏水、隔热等多功能化的迫切需求。当前,多功能电磁屏蔽织物研究面临的主要挑战在于将多种功能集成于同一织物存在困难,且制备工艺复杂;其技术突破依赖于对材料组分、三维结构以及界面/表面性质的创新设计。尽管部分复合屏蔽材料在一定程度上提升了对电磁波的损耗能力,但对于这类均质屏蔽材料而言,如何在实现高电磁屏蔽效能的同时保持低反射特性(即以吸收为主导的屏蔽机制)仍然是一个关键难题。

为避免高电磁屏蔽效能与低反射之间的固有矛盾,该研究制备了一种具有可控电磁梯度的多层电磁屏蔽织物,该结构实现了以吸收为主导的屏蔽机制。选用聚酰亚胺织物作为基底——该材料因其优异的热稳定性和力学性能,已成为先进防护应用中的主流选择。该多层织物由两层Fe O₄@CNTs/PANI NFs/PI吸收层和一层PANI/PI反射层构成。通过Fe₃O₄与CNTs的合理共组装,可以在上两层中精确构建出具有正电导率/负磁导率梯度(或正磁导率/负电导率梯度)的有序界面结构;而底层的PANI/PI织物则利用其高电导率,将电磁波反射回上两层。这一精心设计的梯度结构使电磁波在穿透过程中经历“吸收——反射——再吸收”的特殊路径,从而建立起以吸收为主导的衰减机制。

研究结果表明,该吸收主导型屏蔽织物兼具卓越的综合性能:其总电磁屏蔽效能(SET)超过60 dB,反射部分占比(SER)低至7.9%,反射损耗(RL)达-64.90 dB,满足雷达隐身要求。同时,织物还具备疏水性(水接触角125.2°)、良好的耐久性及低热导率(0.030 W/(m·K))等多重功能。此外,所开发的PANI纳米纤维生长方法适用于多种织物基底,展现出良好的工业化应用潜力。