Graphene Implanted Shape Memory Polymers with Dielectric Gene Dominated Highly Efficient Microwave Drive

材料科学 微波食品加热 电介质 石墨烯 耗散因子 介电损耗 执行机构 制作 光电子学 聚合物 复合材料 纳米技术 电气工程 计算机科学 电信 病理 工程类 替代医学 医学
作者
Yuchang Wang,Yuze Wang,Jin‐Cheng Shu,Wen‐Qiang Cao,Chensha Li,Mao‐Sheng Cao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (40) 被引量:70
标识
DOI:10.1002/adfm.202303560
摘要

Abstract Microwave‐driven strategy shows many advantages including selective energization, uniform heating, and high penetration depth, which is a hot topic in wireless actuators. Understanding microwave stimulus‐response mechanisms is the key to developing universal construction strategies for advanced microwave‐driven actuators. Herein, reduced graphene oxide (rGO) with specified dielectric genes and thermal properties is implanted into the shape memory polymer, liquid crystal elastomer (LCE) as an example, to construct soft, reversible, and sensitive microwave actuators. Based on the analysis of microstructure and dielectric properties, LCE‐rGO composites exhibit excellent polarization relaxation‐dominated dielectric loss and electromagnetic (EM) energy conversion ability. The maximum dielectric loss factor ( ε ″) and loss tangent (tan δ e ) of LCE‐rGO are dramatically increased by 216% and 87.5% compared to pure LCE, respectively, and the optimum apparent energy harvest efficiency is 19.4 times higher than that of LCE. In addition, the implantation of rGO significantly lowers the microwave actuation threshold of LCE‐rGO composites and reinforces their stimulus‐response capacity. Response time under 750 W microwave irradiation of LCE‐rGO is shortened to <10s. These findings can provide a solid basis for the design and fabrication of highly efficient microwave stimuli‐responsive polymers and enlighten a new approach to wireless actuated smart devices.
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