ThO2/NiO掺杂疏水性聚苯并噁嗪交联聚苯胺纳米复合材料的介电与电磁屏蔽性能研究

针对电子设备电磁污染(EMI)的防护需求，研究人员创新性地将ThO2/NiO混合氧化物纳米颗粒分散于苯并噁嗪交联聚苯胺(BPBO/PANI)基质中，开发出兼具高介电常数(9.6×106)和优异电磁屏蔽效能(50.8 dB@11.08 GHz)的纳米复合材料，为航空航天和电子领域提供了轻质柔性屏蔽材料解决方案。

　　

随着5G时代电子设备密度的爆炸式增长，电磁污染(EMI)已成为威胁设备安全与人体健康的隐形杀手。飞机导航系统失灵、医疗设备误诊、甚至孕妇流产等案例背后，都可能潜伏着电磁辐射的阴影。传统金属屏蔽材料虽有效却笨重易腐，而导电聚合物又面临热稳定性差、频段适应性不足等瓶颈。如何开发兼具轻量化、宽频吸收和环境稳定性的新型屏蔽材料，成为材料科学界亟待突破的"卡脖子"难题。

研究人员另辟蹊径，将核工业明星材料二氧化钍(ThO₂)与半导体新贵氧化镍(NiO)组成"金属氧化物联盟"，通过独创的研磨-热固化工艺将其锚定在苯并噁嗪交联聚苯胺(BPBO/PANI)三维网络上。这种"刚柔并济"的设计理念，既保留了导电聚合物的柔性特质，又赋予材料媲美陶瓷的热稳定性(分解温度＞300°C)。

研究团队采用P-XRD解析晶体结构，通过TGA/DTA验证热稳定性，结合SEM-EDX实现成分可视化，并搭建微波暗室测试X波段(8-12 GHz)屏蔽效能。关键发现包括：当ThO₂/NiO含量达5 wt%时，材料在11.08 GHz处产生50.8 dB的屏蔽效能——这意味着99.999%的电磁波被阻隔，相当于用2毫米薄片就能将手机辐射削弱十万倍。更令人惊喜的是，该材料同时具备超高介电常数(9.6×10⁶)和低损耗因子(4.0×10⁶)，这种"鱼与熊掌兼得"的特性打破了传统材料性能相互制约的魔咒。

在作用机制方面，FT-IR光谱证实BPBO开环聚合形成的酚羟基与PANI氨基形成氢键网络，而ThO₂/NiO纳米颗粒则通过界面极化效应增强微波耗散。SEM图像显示，金属氧化物以200-500 nm尺寸均匀分散，这种"海岛结构"既保证导电通路连续又避免团聚失效。特别值得注意的是，材料在经历100次弯折后仍保持90%以上屏蔽效能，这种"记忆金属"般的柔韧性使其可应用于可穿戴设备。

这项发表于《Journal of the Indian Chemical Society》的研究，首次将钍系材料引入有机-无机杂化屏蔽体系。相比传统铅基屏蔽材料，其环境友好特性显著；相较于石墨烯复合材料，成本降低约60%。该成果不仅为航空航天电子设备提供了"隐形防护盾"，其揭示的"介电损耗-导电网络协同"机制更为下一代智能屏蔽材料设计提供了理论范式。随着6G太赫兹通信时代的来临，这种可定制电磁参数的"变色龙材料"或将开启电磁污染精准防治的新纪元。