搜索:  
浙工大王旭教授/马猛副教授团队 CEJ:高屏蔽、低反射磁-电双梯度结构电磁屏蔽复合膜材料
2022-10-15  来源:高分子科技

  近年来,5G时代推动了电子电气设备的快速发展,大量新兴电子电气设备涌入交通、通信、家用电器等人类生活中的每个角落,为生活带来了便利。但是,同时也产生了更多的电磁(EM)辐射,使周围的电磁环境更加恶劣,引发了一系列的环境问题和社会问题。高效的电磁屏蔽材料可以有效的减轻或消除电磁辐射带来的影响。相对于比重大、耐酸碱性差的传统金属材料,碳基材料由于具有轻量和柔韧性好的特点受到了人们的青睐,但是如何设计开发一种轻薄、高效能同时兼具低反射特性的电磁屏蔽材料仍是一项重要挑战。


  基于上述背景,并在前期可控梯度导电结构的复合膜屏蔽材料研究的基础上Compos Sci Technol, 2022, 226, 109540浙江工业大学的王旭教授、马猛副教授团队通过逐层真空过滤法制备了具有可控磁电双梯度结构的多层CNF/MXene/FeCo复合膜(图1)。梯度结构有效优化了复合膜与空气的阻抗匹配,丰富了损耗机制(介质损耗、磁损耗、多重反射损耗),促进电磁波在复合膜基体中发生衰减损耗,从而减少电磁波反射。当复合膜厚度为340 μm 时,其EMI SE达到58.0 dB,而R值降至0.61(图2)。同时为深入探究磁-电双梯度结构的作用,研究了不同入射方向下复合膜的电磁屏蔽性能(图3)。当入射方向改变时,三种复合膜的SET几乎相同,但SER有显著差异证明了磁电双梯度结构的高效性和合理性。此外,本工作还深入研究了过渡层和反射层厚度对EMI屏蔽性能的影响(图4、图5)。复合膜的SET不随过渡层厚度的变化而变化,然而随着过渡层厚度的增加电磁波有更多机会与MXeneFeCo相互作用衰减,SER显著降低。复合膜的SET随反射层厚度的增加而增加,复合膜的R值保持稳定梯度结构中的过渡层在改善阻抗匹配、提供介电损耗和磁损耗方面发挥了重要的作用,而反射层的作用是阻止电磁波穿过材料并提供EMI SE。针对上述结果,论文提出了复合膜的电磁屏蔽及电磁波的吸收机理(图6),这项工作对进一步提高电磁干扰屏蔽材料的吸收性能和屏蔽性能具有一定的指导意义。研究成果近日以“Cellulose nanofiber/MXene/FeCo composites with gradient structure for highly absorbed electromagnetic interference shielding为题发表于Chemical Engineering Journal期刊,论文的通讯作者为浙江工业大学王旭教授、马猛副教授,研究得到了国家自然科学基金,浙江省自然基金和浙江省重点研发计划等项目的支持。


1 CNF/MXene/FeCo梯度复合膜制备示意图及CNF/MXene(0-5-10-15-100)、 CNF/MXene/FeCo-HCNF/MXene/FeCo-G复合薄膜断面形


2 CNF/MXene(0-5-10-15-100)CNF/MXene/FeCo-HCNF/MXene/FeCo-G复合膜的电磁屏蔽性能


3 复合膜在不同入射方向的电磁屏蔽性能


4 过渡层厚度对复合膜电磁屏蔽及电磁波吸收性能的影响


5反射层厚度对复合膜电磁屏蔽及电磁波吸收性能的影响

6 CNF/MXene/FeCo-G复合膜的EMI屏蔽机理


  该工作是团队近期关于电磁屏蔽材料相关研究的最新进展之一。在过去的几年中,该团队着眼于聚合物基功能复合材料的制备及结构性能调控研究,通过真空辅助抽滤法制备了具有各向异性高导热、电绝缘的纳米纤维素(NFC)基复合薄膜Chem. Eng. J, 2020, 392, 123714);探索研究了不同大小氧化铝(Al2O3)颗粒负载的还原氧化石墨烯杂化填料对NFC基复合薄膜导热性能的影响Nanotechnology, 2022, 33, 135711);以MXene辅助GNPs分散的方法实现了制备兼具优异电磁屏蔽性能和高面内导热性能的复合薄膜ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 7217?7227。另外,通过真空辅助过滤过程中的沉积自然形成磁-电双梯度结构的CP/PGFF/Fe3O4复合材料J Mater Sci Technol, 2023, 133, 102-110,实现了良好的电磁干扰屏蔽性能,在通信技术、信息泄漏防护和便携式电子领域具有广阔的应用前景。


  原文链接:

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139471

  https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109540

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123714

  https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac44e7

  https://doi.org/10.1021/acsanm.2c01126

  https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.05.057

版权与免责声明:中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
】【打印】【关闭

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯
更多>>科教新闻