本發(fā)明涉及介電近零材料，具體領(lǐng)域為一種具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜、制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、近年來，人們對具有逆切倫科夫效應、負折射率、表面等離子體效應等獨特電磁特性的超材料進行了大量的研究，這些超材料在完美吸收、信息存儲、拓撲相位、全光計算等方面具有新穎的應用前景。作為超材料的新興前沿，介電近零(enz)材料因其近零介電常數(shù)賦予的電磁特性而吸引了研究人員越來越多的興趣。

2、enz材料中的傳播波可以表現(xiàn)出幾乎為零的相變和無限的相速度，這有助于電磁波的任意控制。在這種情況下，enz材料可以對電磁波進行調(diào)制，從而可以方便地操縱能量通量的流動和分布。enz特性還可以產(chǎn)生電磁波的隧道效應，并提供一種在納米尺度上調(diào)整波與物質(zhì)相互作用的新方法。因此，enz材料有望帶來變革性技術(shù)，特別是在邊界電磁效應、定向電磁輻射、隱形斗篷、超透鏡、可穿戴電子設備、完美吸波體等領(lǐng)域。

3、目前，enz特性主要是通過三個基本機制來實現(xiàn)的：波導機制、光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)機制和有效介質(zhì)機制?；诓▽C制，金屬波導等enz材料在截止波長(例如1017nm)下實現(xiàn)。在能帶結(jié)構(gòu)機制中，介電光子晶體能夠在狄拉克點(如1590nm)實現(xiàn)enz特性。基于有效介質(zhì)理論，enz特性(如400至800nm)也可以通過設計金屬-介電材料，金屬提供負介電常數(shù)，電介質(zhì)提供正介電常數(shù)來實現(xiàn)。顯然，基于上述三種機制，enz特性通常在太赫茲、紅外和可見頻率范圍內(nèi)觀察到。值得注意的是，考慮到大多數(shù)電子裝置和設備通常在射頻范圍內(nèi)運行，射頻下的enz特性不容忽視。事實上，射頻enz材料可以設計成射頻器件或與射頻器件結(jié)合以提高其性能。因此，如何實現(xiàn)射頻enz成為了本領(lǐng)域研究中的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜及制備方法和用途，通過制備聚乙烯醇(pva)/三氧化二鐵@碳納米管(fe2o3@cnts)薄膜，首次得到了射頻下生物相容性的enz材料。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)fe2o3@cnts的制備

5、稱取cnts，將其浸入濃硝酸溶液中，并在140℃下回流；然后用去離子水離心cnts直至中性；然后將分離的cnts冷凍干燥；

6、將六水氯化鐵溶解在丙酮中以制備fe前體；將凍干的cnts倒入fe前體溶液中，攪拌，超聲處理，然后干燥；

7、然后將混合物放入管式爐中，在空氣氣氛中以1℃/min加熱至140℃，然后保溫，將產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后冷凍干燥，制得fe2o3@cnts；

8、(2)pva/fe2o3@cnts柔性薄膜的制備

9、將pva粉末溶解在去離子水中并在95℃下攪拌，然后將fe2o3@cnts添加到溶液中以獲得均勻的懸浮液；將混合物在60℃烘箱中干燥，制備出柔性pva/fe2o3@cnts薄膜；其中，所述fe2o3@cnts的質(zhì)量分數(shù)為30wt％。

10、本發(fā)明制備的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜中，三氧化二鐵@碳納米管的含量達到了30wt％，該薄膜在15.2mhz實現(xiàn)了介電近零，并實現(xiàn)了100％的入射電磁波吸收，可在隱形斗篷或可穿戴設備中得到廣泛應用。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

12、(1)在射頻頻率上，本發(fā)明首次成功制備了一種生物相容性和寬頻的enz材料。本發(fā)明將絕緣fe2o3納米顆粒原位限制在cnts通道內(nèi)(fe2o3@cnts)，降低了載流子密度，將等離子體頻率降低到射頻。

13、(2)本發(fā)明首次從天然材料(pva/fe2o3@cnts薄膜)而不是人工構(gòu)建的超材料中，實現(xiàn)了射頻波段(15.2mhz)的完美吸收，即對入射波100％的吸收。

14、(3)本發(fā)明制備的enz薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性和良好的柔韌性，在隱形斗篷和可穿戴醫(yī)療設備技術(shù)中顯示出巨大的潛力，為設計多功能超材料奠定了理論基礎和指導。

技術(shù)特征：

1.一種具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)具體為，稱取5g?cnts，將其浸入200ml濃硝酸溶液中，并在140℃下回流14h；后用去離子水離心cnts直至中性，將分離的cnts冷凍干燥12小時，使cnts能夠通過具有開放尖端的羰基進行功能化；將5mmol六水氯化鐵溶解在250ml丙酮中以制備fe前體；將凍干的cnts倒入fe前體溶液中，攪拌1小時，超聲處理4小時，然后干燥；將混合物放入管式爐中，在空氣氣氛中以1℃/min加熱至140℃，然后保溫10h；將產(chǎn)物用去離子水洗滌3次，然后冷凍干燥24小時，制得fe2o3@cnts。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)具體為，將1g?pva粉末溶解在去離子水中并在95℃下攪拌3小時，然后將0.44g?fe2o3@cnts添加到溶液中以獲得均勻的懸浮液；將混合物在60℃的烘箱中干燥12小時后，制備出pva/fe2o3@cnts柔性薄膜；其中，所述fe2o3@cnts的質(zhì)量分數(shù)為30wt％。

4.權(quán)利要求1-3任一所述制備方法制得的具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜。

5.權(quán)利要求4所述具有射頻介電近零性能的pva/fe2o3@cnts柔性薄膜在可穿戴醫(yī)療設備或隱身斗篷中的應用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及介電近零材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種具有射頻介電近零性能的PVA/Fe2O3@CNTs柔性薄膜及制備方法和用途。本發(fā)明方法成功制備了聚乙烯醇(PVA)/三氧化二鐵@碳納米管(Fe2O3@CNTs)薄膜，首次制備得到了射頻下生物相容性的ENZ材料。本發(fā)明將絕緣Fe2O3納米顆粒原位限制在CNTs通道內(nèi)(Fe2O3@CNTs)，降低了載流子密度，將等離子體頻率降低到射頻。在實現(xiàn)ENZ的頻率上(15.2MHz)實現(xiàn)了對入射電磁波100％的吸收，并且該薄膜表現(xiàn)出良好的生物相容性和柔韌性，在隱形斗篷和可穿戴醫(yī)療設備技術(shù)中顯示出巨大的潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：戚媛媛,吳海坤,于兆衍,范潤華,孫凱
受保護的技術(shù)使用者：山東省公共衛(wèi)生臨床中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9