Scientific Reports：調控PVP含量製備優異吸波效能的碳奈米纖維

目前，用來減少對環境和人類危害的吸波材料成為資訊裝置不可或缺的一部分。傳統的微波吸收材料如金屬以及合金、氧化鐵等各種具有較強微波吸收能力和有效頻寬的複合材料快速發展，但是，不能滿足同時降吸波材料的的密度和質量的要求。碳奈米材料作為輕質材料受到人們的廣泛關注，碳奈米管、碳布等具有面積大、成本低、穩定性好、導電性好等優點。在碳奈米材料中，碳奈米纖維由於其一維奈米結構可以形成導電網路，對電磁波的吸收具有重要意義。

近日，

南京大學科研者利用靜電紡絲法以及熱處理製備了PAN基碳奈米纖維，透過調控PVP 含量改善碳奈米纖維的結構，以提高材料的吸波效能

。PVP是一種水溶性高分子，且其平均分子量較大的特點，當PAN和PVP的質量比為6：4時，獲得的碳奈米纖維的吸波效能最好，吸波層厚度為1。8mm時，在15。2 GHz時反射率為- 51。3 dB，最大有效吸收頻寬（< -10 dB）為5。1 GHz。因此，本研究為透過調節PVP含量構建碳奈米纖維導電網路提供了一種新方法，有利於輕質吸波材料的發展。

圖1製備碳奈米纖維的機理圖。

圖2（a）PAN/PVP-7/3（b）PAN/PVP-6/4（c）PAN/PVP-5/5（d）PVP（214）（e）PVP（333）（f）PVP（500）試樣的SEM影象，插入物均為放大影象；（g，h）PVP（333）樣品TEM影象；（i）PAN/PVP-6/4樣品實物照片，插入PVP（333）樣品實物照片。

圖3（a）PVP（214-200）（b）PVP（333-200）（c）PVP（500-200）（d）PVP（214-400）（e）PVP（333-400）（f）PVP（500-400）（g）PVP（214-600）（h）PVP（333-600）（i）PVP（500-600）樣品的SEM影象。插入是放大的影象。

圖2可以看出，奈米纖維表面光滑，PAN/PVP-7/3樣品、PAN/PVP-6/4樣品和PAN/PVP-5/5樣品的平均直徑分別為167nm、277nm和444nm。此外，當PAN的質量不變，PVP的質量增加時，奈米纖維越來越厚。經過熱處理後，奈米纖維之間發生交聯。PAN/PVP奈米纖維也分別在200℃、400℃和600℃下加熱。從圖3可以看出，樣品都呈現出一維奈米纖維的形貌。隨著PVP含量的增加，奈米纖維逐漸變厚。此外，當新增更多的PVP時，發生更多的交聯現象。奈米纖維交聯現象的增加為電子傳遞提供了更多的途徑，並賦予奈米纖維更多的吸波通道，從而提高了材料電磁波遮蔽效能。