具有连续电导率梯度的纳米纤维气凝胶用于超宽带吸收主导型电磁干扰屏蔽

《Nature Communications》：Nanofibrous aerogels with continuous conductivity gradient for ultrabroadband absorption-dominant electromagnetic interference shielding

　　

摘要

电磁干扰（EMI）屏蔽材料受限于与自由空间之间的严重阻抗失配，导致强烈的反射和二次辐射。本文介绍了一种超轻全聚合物气凝胶材料，其特征为贯穿厚度方向的连续电导率梯度（MCAs），通过在芳纶纳米纤维支架内利用扩散驱动的吡咯氧化聚合单步制备而成。指数衰减的电导率分布使5毫米厚的样品实现了超宽带、低反射性能，在10.2-40.0 GHz范围内反射功率系数R < 0.1，同时在低电导率面入射条件下保持屏蔽效能 > 30 dB。波导测量和仿真结果表明，渐进式阻抗过渡和内部场重分布驱动了以吸收为主的欧姆损耗，而非表面反射。一种梯度分层电磁模型阐明了关键梯度参数的最优设计窗口。除了EMI防护之外，该纳米纤维架构还提供了机械鲁棒性和简便的加工性能，为电磁、电子和能源系统建立了空间编程导电网络的扩散-反应策略。