對于現代集成電子器件而言，開發(fā)具有優(yōu)異柔韌性和優(yōu)異熱管理性能的高效電磁干擾屏蔽復合膜至關重要，但也具有挑戰(zhàn)性。本文采用了一種簡單的兩步真空過濾法來制備具有非對稱層狀結構的超薄、柔性和多功能纖維素納米纖維(CNF)基復合薄膜。該非對稱層狀結構由低電導率CoFe
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4@MXene/CNF層和高導電銀納米線(AgNWs)/CNF層組成。由于阻抗匹配層和屏蔽層的合理放置，以及電損耗和磁損耗的協同作用，制備的復合膜在厚度僅為0.1 mm時，其電磁屏蔽效能(SE)高達73.3 dB，平均EMI SE為70.9 dB，反射效率為4.9 dB。即使遭受持續(xù)的物理變形和長期的化學攻擊，也能獲得足夠可靠的電磁干擾SE(超過95%的保留)。此外，制備的薄膜表現出非凡的柔韌性，強大的機械性能和令人滿意的熱管理能力。這項工作為開發(fā)具有誘人的熱管理能力的高性能EMI屏蔽膜提供了可行的策略，所得薄膜在航空航天、人工智能、先進電子、隱身技術和國防工業(yè)中，即使在惡劣環(huán)境下也具有廣泛的應用潛力。
圖1 (a) CoFe
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4@MXene雜化和(b)非對稱層狀CoFe
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4@MXene/CNF- agnws /CNF復合膜的制備工藝。(c)具有靈活性的照片示意圖。
圖2. (a)多層Ti
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x和(b)單層Ti
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x的SEM圖像。(c)分層Ti
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x納米片的TEM圖像。 (d)單層Ti
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x的HRTEM圖像。(e-f) Ti
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x-CNT@C膜的截面SEM圖像。(g) Ti
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x-CNT@C膜的EDX圖像。(h) Ti
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x-CNT@C膜的TEM圖像，(i) EDX映射的STEM圖像，表明Ti
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x-CNT@C膜的(j) C， (k) N， (l) O， (m) F和(N) Ti元素的分布。
圖3 (a)上、下側面的數字照片，(b) L5的低倍掃描電鏡橫斷面圖像。(c, c’)上部和(d, d’)下部的高倍截面SEM圖像，(e) L5的截面元素映射圖。(f−h)上側面和(j−l)下側面的表面SEM圖像，(i)上側面和(m)下側面的表面EDS映射圖像。
圖4. (a) CNF和Hx的SE
T。(b) SE
T， (c) SE
R和SE
A， (d) EMI SE， (e) SE
R/SE
T和SE
A/SA
T， (f) L
x的功率系數。(g);(h) SE
R和SE
A;(i)當EMW從不同方向入射時，L5的R、A和T。
圖5。(a) SE
T與L5與既往報道的EMI屏蔽復合膜的厚度比較。(b) L5與其他報道的EMI屏蔽膜(包括SE
T、SE
R、R、SE
A/SE
T和SSE)的綜合比較。(c)非對稱層狀復合膜的電磁屏蔽機理。(d)特斯拉線圈系統電路圖和特斯拉線圈系統在實際應用中的數字照片(e)沒有L5和(f)有L5。
圖6 (a)拉伸應力-應變代表曲線，(b)拉伸強度，(c)斷裂伸長率和Lx拉伸模量。(d) L5在1000個循環(huán)反復彎曲-釋放變形前后的EMI SE變化和(e)相對電阻變化(ΔR/R
0)作為彎曲循環(huán)的函數。(f)超聲波處理60 min、(g)膠帶剝離500個循環(huán)、(h)分別在強HCl (pH 2.0)和NaOH (pH 12.0)溶液中浸泡24 h后的EMI SE變化。(i)接受上述測試的L5平均SET和保留率。
相關科研成果由西安理工大學材料科學與工程學院Penggang Ren和Fang Ren等于2022年發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.2c12555)上。原文：Multifunctional CoFe
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4@MXene-AgNWs/Cellulose Nanofiber Composite Films with Asymmetric Layered Architecture for High Efficiency Electromagnetic Interference Shielding and Remarkable Thermal Management Capability。
轉自《石墨烯研究》公眾號
