Ny 3D polypyrrol aerogel-baseret elektromagnetisk absorber kan tjene som et billigt alternativ til grafen aerogel

Den elektromagnetiske stråling, der udledes af elektronisk udstyr og enheder, er kendt for at hindre deres glatte funktion. Konventionelle materialer, der bruges i dag til at afskærme mod indkommende elektromagnetiske bølger, har tendens til at være metalplader eller kompositter, som er afhængige af refleksion som en afskærmningsmekanisme.

Men nu, materialer som graphene aerogel vinder frem som mere ønskværdige alternativer, fordi de fungerer som elektromagnetiske absorbere. De forventes i vid udstrækning at forbedre energilagring, sensorer, nanoelektronik, katalyse og separationer, men grafen-aerogeler er uoverkommeligt dyre og vanskelige at fremstille til store applikationer på grund af de komplicerede oprensnings- og funktionaliseringstrin, der er involveret i deres fremstilling.

Så et team af forskere i Kina satte sig for at designe et billigere materiale med egenskaber svarende til en grafen-aerogel - hvad angår dets ledningsevne, samt en letvægter, antikorrosiv, porøs struktur. I journalen Anvendt fysik bogstaver , forskerne beskriver det nye materiale, de har skabt, og dets ydeevne.

Aming Xie, ekspert i organisk kemi, og Fan Wu, begge tilknyttet PLA University of Science and Technology, arbejdet sammen med kolleger ved Nanjing University of Science and Technology for at udnytte organisk kemi og lede polymerer for at fremstille en tredimensionel (3-D) polypyrrol (PPy) aerogelbaseret elektromagnetisk absorber.

De valgte at koncentrere sig om denne metode, fordi den gør dem i stand til at "regulere tætheden og dielektriske egenskaber ved ledende polymerer gennem dannelsen af ​​porer under oxidationspolymerisationen af ​​pyrrolmonomeren, " forklarede Wu.

Og fremstillingsprocessen er enkel. "Det kræver kun fire almindelige kemiske reagenser:pyrrol, ferrichlorid (FeCl3), ethanol og vand - hvilket gør det billigt nok og muliggør fremstilling i stor skala, " sagde Wu. "Vi er også i stand til at hælde FeCl3-opløsningen direkte i pyrrolopløsningen - ikke dråbe for dråbe - for at tvinge pyrrolen til at polymerisere til en 3-D aerogel i stedet for PPy-partikler."

Kort sagt, holdets 3-D PPy aerogel er designet til at udvise "ønskelige egenskaber såsom en porøs struktur og lav densitet, " bemærkede Wu.

Udover det, dens elektromagnetiske absorptionsydelse - med lavt tab - lover meget. "Vi mener, at et 'bredt' absorptionsområde er mere nyttigt end høj absorption inden for én frekvens, " sagde Wu. Sammenlignet med tidligere værker, holdets nye aerogel har den laveste adjunktion og den bredeste effektive båndbredde - med et refleksionstab under -10 decibel.

Med hensyn til applikationer, baseret på kombinationen af ​​lav adjunktion og en "bred" effektiv båndbredde, forskerne forventer at se deres 3-D PPy aerogel bruges i overfladebelægninger til fly.

En anden potentiel anvendelse er som belægninger inden for korrosionsforebyggelse og -kontrol. "Almindelige antikorrosionsbelægninger indeholder en stor mængde zink (70 til 80 vægtprocent), og disse partikler tjener ikke kun som en katode ved at korrodere for at beskytte jernstrukturen, men også for at opretholde en passende ledningsevne til den elektrokemiske proces, " påpegede Wu. "Hvis vores 3-D PPy aerogel kunne bygge et konduktivitetsnetværk i denne type belægning, tabet af zinkpartikler kunne hurtigt reduceres."

Holdet tager nu deres arbejde et skridt videre ved at forfølge en 3-D PPy/PEDOT-baseret (poly(3, 4-ethylendioxythiophen) elektromagnetisk absorber. "Vores mål er at dyrke solid-state polymeriserede PEDOT partikler i hullerne i 3-D PPy aerogelen dannet af PPy kæder, " tilføjede Wu.