化材学院童国秀课题组在AdvancedFunctionalMaterials发表研究成果

来源：浙江师范大学时间：2025-02-11 18:35:40

近日，化材学院童国秀课题组在开发新型导热-吸波多功能材料的研究中取得进展，相关成果以“Coating V₂O₅@NaV₆O₁₅ nanofibers with PPy toward prominent sensitivity, thermal dissipation, electromagnetic protection, waterproofing, and mechanical properties”为题在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》上在线发表。

市场对多功能和便携式电子产品的需求日益增长，推动了电子产品向小型化、轻量化和高集成化方向发展，这势必会加剧电磁干扰和散热问题。辐射的电磁波会干扰电子元件的正常运行，危害人体健康；过热会缩短芯片寿命，甚至失效。因此，急需开发“轻薄、宽频带电磁波吸收和高热导率”多功能柔性材料，满足实际应用需求。此外，为了提高材料在水或潮湿等环境中的耐久性和性能可靠性，多功能柔性材料还需兼具高强度、高弹性和好的防水特性。但导热、力学和电磁波吸收性能不兼容，这阻碍了多功能材料综合性能的协同增强。

为此，课题组首次设计和制备了金属氧化物与导电聚合物复合的一维V2O5@NaV6O15@PPy 核壳纳米纤维（CSNFs）作为一种先进的多功能填料。通过调节氧空位、构建多重异质界面和一维结构实现热传导和电磁波吸收性能的协同增强。引入PPy壳层能调节V2O5@NaV6O15核中的氧空位，增强偶极子极化。构筑V2O5@NaV6O15、V2O5@PPy和NaV6O15@PPy多重异质界面能调节界面极化。设计各向异性的一维结构能增强取向极化；同时，低逾渗值的一维结构可以在低填充比下形成三维互联网络，为电子和声子提供了一个连续的、有效的传输路径，从而提高了导电损耗和热导率。研究结果显示，所合成的V2O5@NaV6O15@PPy CSNFs具有优异的电磁防护、热传导、防水等性能。作为电磁波吸收剂，其具有宽的吸收带（8.56 GHz），低的雷达散射截面（RCS）减小值（~24.41 dB∙m2），薄的样品（2.3 mm）和超低的填充比（7%）。V2O5@NaV6O15@PPy CSNF/TPU薄膜具有高的导热率（3.56 W m-1 K-1）以及优异的力学和防水特性，将其应用在水或潮湿环境中，具有好的耐久性和可靠性。此外，该材料组装成膜，封装后作为传感器，具有优异的灵敏度、稳定性和耐用性，有望用于信号检测。综上，本工作为设计具有高热导率、轻质-宽带电磁波吸收、防水等多功能柔性材料开辟了一条新的途径。