离子束辐照聚偏氟乙烯-氧化镍纳米复合材料实现高效电磁屏蔽与微波吸收

来自材料科学领域的研究人员通过开发离子束辐照的聚偏氟乙烯（PVDF）-氧化镍（NiO）纳米复合材料，解决了电磁干扰（EMI）屏蔽中低导电性和有限吸收的难题。研究在Ku波段（12.4–18 GHz）实现了62.80 dB的峰值屏蔽效能和99.9%的微波吸收率，为航空航天、医疗及电子设备提供了高性能轻量化屏蔽解决方案。

　　

面对日益严重的电磁污染问题，有效电磁干扰（EMI）屏蔽技术对现代电子设备的可靠运行至关重要。聚偏氟乙烯（PVDF）作为一种轻质铁电聚合物，虽具有偶极极化特性，但其较低导电性和有限吸收能力限制了屏蔽性能。本研究通过将半导体氧化镍（NiO）纳米颗粒嵌入PVDF基质，并结合100 MeV氧离子在不同注量下的辐照处理，系统评估了纳米复合材料的EMI屏蔽效能。NiO的引入增强了界面极化与吸收机制，弥补了纯PVDF的缺陷。采用溶液浇铸法制备厚度为210±10 μm的纳米复合薄膜，并通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）及能量色散谱（EDS）对其物相、结构、形貌和元素组成进行了表征。在Ku波段（12.4–18 GHz）测试显示，材料在18 GHz频率下达到62.80 dB的峰值屏蔽效能——依据美国材料与试验协会（ASTM）D4935-18标准属于高效屏蔽级别，适用于先进屏蔽场景。离子辐照进一步通过诱导波导结构内的多重内部反射强化了屏蔽效果。优化后的薄膜在Ku波段内微波吸收率高达99.9%。这些发现彰显了离子辐照PVDF-NiO纳米复合材料在航空航天、医疗及电子设备领域实现高性能轻量化EMI屏蔽的应用潜力。