成果简介
微波驱动策略具有选择性通电、均匀加热和高穿透深度等诸多优势，这是无线致动器领域的热门话题。了解微波刺激响应机制是开发先进微波驱动致动器通用构造策略的关键。本文，北京理工大学曹茂盛教授团队在《Advanced Functional Materials》期刊发表名为“Graphene Implanted Shape Memory Polymers with Dielectric Gene Dominated Highly Efficient Microwave Drive”的论文，研究将具有特定介电基因和热性能的还原氧化石墨烯（rGO）植入到形状记忆聚合物中，以液晶弹性体（LCE）为例，以构建柔软、可逆和灵敏的微波致动器。
基于微观结构和介电性能分析， LCE-rGO复合材料表现出优异的极化弛豫主导的介电损耗和电磁（EM）能量转换能力.最大介电损耗因数 （ε“） 和损耗角正切 （tan δe）的LCE-rGO分别比纯LCE显著提高了216%和87.5%，最佳表观能量收集效率是LCE的19.4倍。此外，rGO的注入显著降低了LCE-rGO复合材料的微波驱动阈值，增强了其刺激响应能力。LCE-rGO在750 W微波照射下的响应时间缩短至<10s。这些发现可为高效微波刺激响应聚合物的设计和制备提供坚实的基础，并为无线驱动智能设备的新方法提供启示。
图文导读
图1、LCE-rGO复合材料的制备和表征.
图2、说明了rGO中的Stone-Wales和Vacancy缺陷
图3、LCE-rGO的介电特性
图4、a) 所有样品的εp″和εc″的评估。b) 四个样品在2.4GHz的εp″。c) 平均衰减常数（α）。f) 复合材料的缺陷极化和界面极化机制示意图。g) 微波驱动装置和驱动现象示意图。h) 实验中的微波驱动场景。i) 所有样品的响应时间和加热速率。(加热率=（Tni-室温）/响应时间）插图：加热率和rGO含量之间的线性关系。j) 四个样品的表观能量转换效率。） 所有样品的平均ωr。
图5、a) 转换的电磁能与储存的电磁能的比率（ωr）。b) LCE-rGO内部的电磁能转换效率（ωd）。c) LCE-rGO内部的电磁能储存效率（ωs）。d-g) L-0.2 rGO在整个微波驱动期间的热红外图像。
小结
综上所述，制备了一种具有显著微波驱动效应的新型rGO植入LCE复合材料，其驱动响应显著提高了对微波刺激的灵敏度。具有丰富介电基因的rGO作为电磁活性相，引起极化弛豫主导的电磁能量介电损耗和高效的能量转化为热量。rGO的成功植入使LCE-rGO复合材料在不损失可逆变形能力的情况下继承了EM能量收集能力。同时，rGO的超低负载（0.1–0.3 wt%）有效地降低了LCE-rGO的微波驱动阈值。本研究为设计下一代无线远程刺激响应聚合物提供了新的灵感，这种聚合物基于微波驱动策略，有望在空间操作和智能设备中具有巨大的应用潜力。
文献：https://doi.org/10.1002/adfm.202303560
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