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陕科大高党鸽教授、马建中教授团队《ACS AMI》:利用废革屑水解物制备高吸收低反射、多功能柔性电磁屏蔽纳米纤维薄膜材料
2022-08-24  来源:高分子科技

  随着电子信息技术以及可穿戴电子设备的发展,给人们带来了高效、便利的生活,同时也引发了电磁辐射、电磁干扰等问题,不仅严重影响设备的正常运行和信息的安全传递,而且危害人体健康。传统金属电磁屏蔽材料柔韧性差、刚度大、质量重,难以满足柔性电子设备的发展;通过反射机制屏蔽电磁波也会造成二次污染。随着新一代柔性电子设备智能化、便携化、可穿戴化及绿色化的发展,高吸收低反射、多功能柔性电磁屏蔽复合薄膜备受关注。


  陕西科技大学高党鸽教授、马建中教授团队以皮革生产过程中产生的废革屑为原料,将其酸水解制得废革屑水解物(HWLS),进而与聚丙烯腈(PAN)、钴基金属有机框架(ZIF-67)通过静电纺丝法和高温碳化法,制备了高吸收低反射、多功能柔性电磁屏蔽纳米纤维薄膜(Co@CNF)(图1)。经800 下碳化,该纳米纤维薄膜的电导率为40 S/m,电磁屏蔽效能为25.2 dB,具有良好的屏蔽性能。电磁屏蔽薄膜的吸收系数为0.57,是以吸收为主的电磁屏蔽材料,可有效降低电磁辐射的二次污染(图2)。


  此外,在1V低电压下,纳米纤维薄膜的表面温度可由29.8 上升到41.5 ;随着供给电压的提高,薄膜温度也随之增加,当供给电压达到9V时,在20 s的时间内薄膜的表面温度可由29.8 增加到180 ℃,保证了电磁屏蔽薄膜在寒冷条件下的正常使用(图3)。

 

纳米纤维薄膜的制备示意图 


2.不同碳化温度Co@CNF纳米纤维薄膜的 (a) 电导率 (b) 电磁屏蔽效能, (c) SETSERSEA (d) CNF-800Co@CNF-800纳米纤维薄膜RAT值的比较,  (e) 特斯拉线圈点亮小灯泡, (f) 放置Co@CNF纳米纤维薄膜后特斯拉线圈未能点亮小灯泡。


图3 (a) 1-9 V电压下薄膜表面温度变化曲线, (b) 改变电压时薄膜表面温度变化梯度曲线, (c3V电压下薄膜的加热循环稳定性曲线, (d) 1V9V电压变化时薄膜表面温度变化的红外热成像数码照片。


  相关成果以Absorption-dominant, low-reflection multifunctional electromagnetic shielding material derived from hydrolysate of waste leather scraps”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces10.1021/acsami.2c10787)期刊上。论文第一作者为陕西科技大学轻工科学与工程学院高党鸽教授,通讯作者是陕西科技大学高党鸽教授和马建中教授。本研究工作得到了国家自然基金(21878182)、陕西省自然科学基础研究计划杰出青年基金(2020-JC-47)、陕西省重点研发计划(2021GY-200)、陕西省“高层次人才特殊支持计划”陕西省创新能力支撑计划2021TD-16)的资助和支持。


  原文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c10787

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(责任编辑:xu)
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