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Nano-Micro Letters (2021)13: 190 https://doi.org/10.1007/s40820-021-00709-0 2. 当防护层遭受物理或化学类刺激而被破坏时,仅通过微波加热约4秒即可实现自修复,进一步保护和延长织物的电磁屏蔽性能。 3. 借助电磁屏蔽材料微波加热效应,该方法可促进完成多次自修复,是一种潜在的普适性策略。 图1. (a) PPyn@POTS涂层织物的制备流程,(b-d) 涂层织物的多种功能,分别是电磁屏蔽,疏水自清洁,耐久与自修复。 图2. (a) 原棉纤维,(b, c) PPy@POTS涂层后纤维的SEM图;(d) PPy6@POTS涂层织物光学照片;(e) 元素分布图;(f) XPS谱图。 在PPy涂层织物表面沉积一层薄的POTS,对其导电性能影响非常小(图3a)。在经历100次循环机械作用后,PPy6@POTS涂层织物的导电性能依然保持稳定(图3b-d),表明POTS薄层增强了涂层织物的电性能的稳定性。涂层织物不仅具有良好的导电性能,而且表现出优良的电磁屏蔽性能和电磁波吸收特性(图3f-g)。基于POTS的优良保护作用,PPy6@POTS织物在机械作用、水溶液作用下电磁屏蔽性能依然表现出较好的稳定性,但仍存在一定的下降趋势(图3h, i)。 图3. (a) POTS涂层前后织物的表面电阻;(b-d) 弯曲、扭转和胶带粘贴后织物的表面电阻变化;(e) POTS涂层前后织物的电磁屏蔽效能;(f, g) 电磁屏蔽因子及吸收率、反射率和透波率系数;(h, i) 机械作用、化学作用时涂层织物电磁屏蔽性能变化。 PPyn@POTS涂层织物的水接触角随着PPy的沉积次数(n)增加而增加,并达到了超疏水的效果(图4a),展现出疏水自清洁的效果(图4b)。这一超疏水特性有助于抵御外界液体入侵织物内部,并保持其优异的超疏水性能(图4c),进而对涂层织物的导电性能和电磁屏蔽性能起到一定的保护作用(图4d, e),但是随着浸泡时间的延长,其导电及电磁屏蔽性能呈现下降趋势。 图4. POTS对涂层织物的保护作用。(a) 水接触角;(b) 自清洁;(c) 在不同溶液中浸泡后的水接触角和(d) 表面电阻;(e) 酸性及碱性环境中浸泡后织物的电磁屏蔽效能。 IV POTS涂层的快速修复与电磁屏蔽耐久性 除了研究超疏水的自修复,进一步研究了自修复后织物电磁屏蔽性能的变化,结果表明自修复后织物的电磁屏蔽性能变化很小(图6a, b),说明POTS的自修复对PPy导电层具有优异的保护作用,进而提升织物电磁屏蔽性能的耐久性。相比于其他的自修复方式,本文采用的微波辐射的方法在修复时间上具有明显的优势,时间至少缩短10倍(图6c)。 图5. 微波加热作用下涂层织物的快速自修复。(a) 自修复机理;(b) PPy涂层纱线截面模型;(c) 微波加热4s后纱线截面模拟温度图;(d) 微波加热4s后红外温度谱图;(e) 实验与模拟温度图;(f) 自修复前后水接触角图;(g)多次自修复与水接触角及修复效率的关系图。 图6. 耐久电磁屏蔽性能及与其他自修复方法的比较。(a-b) 电磁屏蔽效能与自修复次数的关系;(c) 与其他自修复方法的比较。 邹梨花 本文第一作者 安徽工程大学 讲师 电磁屏蔽及智能纺织品的研究开发。 兰春桃 本文共同一作 中科院北京纳米能源与系统研究所 助理研究员 智能纺织品的研究开发。 ▍Email: lanchuntao@binn.cas.cn 徐珍珍 本文通讯作者 安徽工程大学 教授 主要研究方向为锂/钠离子电池、超级电容器以及催化材料等。 ▍主要研究成果 ▍Email: xuzhenzhen@ahpu.edu.cn 陈瑞深 (TAN Swee Ching) 本文通讯作者 新加坡国立大学 助理教授 主要从事大气水收集,海水淡化,以及基于蛋白质的太阳能电池等方面的研究。 ▍主要研究成果 ▍Email: msetansc@nus.edu.sg Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc),包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、PubMed Central、DOAJ、CSCD、知网、万方、维普、超星等数据库收录。2020 JCR影响因子IF=16.419,在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前10%)。2020 CiteScore=15.9,材料学科领域排名第4 (4/123)。中科院期刊分区:材料科学1区TOP期刊。全文免费下载阅读(http://springer.com/40820),欢迎关注和投稿。
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