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Collagen Fiber/Fe3O4/Polypyrrole Nanocomposites for Absorption-Type Electromagnetic Interference Shielding and Radar Stealth
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2020-11-30 , DOI: 10.1021/acsanm.0c02472 Chang Liu 1, 2 , Xuepin Liao 1, 3
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2020-11-30 , DOI: 10.1021/acsanm.0c02472 Chang Liu 1, 2 , Xuepin Liao 1, 3
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Absorption-type shielding materials are significant in protecting humans and sensitive electronic devices against electromagnetic waves (EMWs) reflected from a metal surface. However, achieving high shielding performance with a high absorption contribution remains a challenge. Herein, by designing Fe3O4 nanoparticles (NPs) and conductive polypyrrole (PPy) coating and introducing them onto collagen fibers (CFs), we demonstrated a hierarchical core–shell structural CF/Fe3O4/PPy absorption-type shielding nanocomposite. For the as-prepared CF/Fe3O4/PPy, incident EMW energy can be dissipated by dielectric loss, magnetic loss, and interfacial polarization loss simultaneously. Furthermore, the hierarchically suprafibrillar structure of CFs creating nano- to microscale pores induced multiple reflection and scattering of EMWs, which dramatically improved the EMW attenuation capacity of Fe3O4 NPs and PPy coated onto the CFs by enlarging the transmission routes of EMWs. In this way, the resultant CF/Fe3O4/PPy nanocomposite exhibited an exceptional shielding effectiveness value (SE) of ∼72.0 dB with a high absorption contribution of 85.8%, and the corresponding specific SE was 360 dB cm2 g–1. Remarkably, the as-prepared CF/Fe3O4/PPy nanocomposite showed excellent radar-stealth performance (e.g., 8.2–11.5 GHz with reflection loss exceeding −10.0 dB and up to −23.7 dB of reflection loss) by adjusting the proportion of Fe3O4 NPs and PPy coated onto CFs. Overall, this work offers a promising approach to designing high-performance absorption-type shielding materials based on CFs.
中文翻译：
胶原纤维/ Fe 3 O 4 /聚吡咯纳米复合材料，用于吸收型电磁干扰屏蔽和雷达隐身
吸收型屏蔽材料对于保护人类和敏感电子设备免受金属表面反射的电磁波（EMW）的影响非常重要。然而，实现具有高吸收贡献的高屏蔽性能仍然是挑战。在此，通过设计Fe 3 O 4纳米颗粒（NPs）和导电聚吡咯（PPy）涂层并将其引入胶原纤维（CFs）中，我们展示了分层的核-壳结构CF / Fe 3 O 4 / PPy吸收型屏蔽纳米复合材料。对于准备好的CF / Fe 3 O 4/ PPy，入射的EMW能量可以同时被介电损耗，磁损耗和界面极化损耗消散。此外，CFs的分级超细晶结构形成了纳米级至微米级的孔隙，引起EMW的多次反射和散射，通过扩大EMW的传输路径，极大地提高了涂覆在CF上的Fe 3 O 4 NP和PPy的EMW衰减能力。这样，所得的CF / Fe 3 O 4 / PPy纳米复合材料显示出约72.0 dB的优异屏蔽效果值（SE），吸收贡献率为85.8％，相应的比SE为360 dB cm 2 g –1。值得注意的是，所制备的CF / Fe3 O 4 / PPy纳米复合材料通过调整涂覆在涂层上的Fe 3 O 4 NPs和PPy的比例，具有出色的雷达隐身性能（例如8.2–11.5 GHz，反射损耗超过-10.0 dB，反射损耗高达-23.7 dB）。CFs。总体而言，这项工作为设计基于CF的高性能吸收型屏蔽材料提供了一种有前途的方法。
更新日期：2020-12-24
中文翻译：
胶原纤维/ Fe 3 O 4 /聚吡咯纳米复合材料，用于吸收型电磁干扰屏蔽和雷达隐身
吸收型屏蔽材料对于保护人类和敏感电子设备免受金属表面反射的电磁波（EMW）的影响非常重要。然而，实现具有高吸收贡献的高屏蔽性能仍然是挑战。在此，通过设计Fe 3 O 4纳米颗粒（NPs）和导电聚吡咯（PPy）涂层并将其引入胶原纤维（CFs）中，我们展示了分层的核-壳结构CF / Fe 3 O 4 / PPy吸收型屏蔽纳米复合材料。对于准备好的CF / Fe 3 O 4/ PPy，入射的EMW能量可以同时被介电损耗，磁损耗和界面极化损耗消散。此外，CFs的分级超细晶结构形成了纳米级至微米级的孔隙，引起EMW的多次反射和散射，通过扩大EMW的传输路径，极大地提高了涂覆在CF上的Fe 3 O 4 NP和PPy的EMW衰减能力。这样，所得的CF / Fe 3 O 4 / PPy纳米复合材料显示出约72.0 dB的优异屏蔽效果值（SE），吸收贡献率为85.8％，相应的比SE为360 dB cm 2 g –1。值得注意的是，所制备的CF / Fe3 O 4 / PPy纳米复合材料通过调整涂覆在涂层上的Fe 3 O 4 NPs和PPy的比例，具有出色的雷达隐身性能（例如8.2–11.5 GHz，反射损耗超过-10.0 dB，反射损耗高达-23.7 dB）。CFs。总体而言，这项工作为设计基于CF的高性能吸收型屏蔽材料提供了一种有前途的方法。
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