聚吡咯在碳布上的气相聚合：同时调节表面电阻和介电常数，以实现高性能柔性射频天线电极

《Polymers》：Vapor-Phase Polymerization of Polypyrrole on Carbon Cloth: Simultaneous Tuning of Surface Resistance and Dielectric Permittivity for High-Performance Flexible RF Antenna Electrodes

　　

摘要

碳布是一种轻质且机械强度高的纤维基材，在增值型柔性电子应用中具有巨大潜力。在本研究中，通过气相聚合（VPP）技术制备了碳布/聚吡咯（CC/PPy）复合材料，并将其用作柔性单极贴片射频天线的辐射电极。通过改变聚合时间，系统地调节了CC/PPy复合材料的表面电阻和复介电常数，从而实现了电导率和介电响应的同时优化。在制备的样品中，聚合时间为20秒的复合材料具有最平衡的性能：片电阻为1.86 Ω/sq，实部介电常数（ε′）为5.78，虚部介电常数（ε″）为0.23。当作为天线电极使用时，该材料在1.74 GHz频率下实现了-34.81 dB的回波损耗、84.32%的辐射效率和3.30 dBi的峰值增益以及3.91 dBi的峰值方向性。此外，天线在经过5000次弯曲循环后仍能保持稳定的性能，显示出优异的机械耐久性。这些结果表明，同时控制表面电阻和介电特性对于高性能柔性射频电极至关重要，并为将基于碳布的纤维材料升级为增值型电子产品提供了一种实用的表面功能化策略。