對(duì)于現(xiàn)代集成電子器件而言，開(kāi)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(fù)合膜至關(guān)重要，但也具有挑戰(zhàn)性。本文采用了一種簡(jiǎn)單的兩步真空過(guò)濾法來(lái)制備具有非對(duì)稱層狀結(jié)構(gòu)的超薄、柔性和多功能纖維素納米纖維(CNF)基復(fù)合薄膜。該非對(duì)稱層狀結(jié)構(gòu)由低電導(dǎo)率CoFe
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4@MXene/CNF層和高導(dǎo)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(xié)同作用，制備的復(fù)合膜在厚度僅為0.1 mm時(shí)，其電磁屏蔽效能(SE)高達(dá)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(zhǎng)期的化學(xué)攻擊，也能獲得足夠可靠的電磁干擾SE(超過(guò)95%的保留)。此外，制備的薄膜表現(xiàn)出非凡的柔韌性，強(qiáng)大的機(jī)械性能和令人滿意的熱管理能力。這項(xiàng)工作為開(kāi)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(jìn)電子、隱身技術(shù)和國(guó)防工業(yè)中，即使在惡劣環(huán)境下也具有廣泛的應(yīng)用潛力。
圖1 (a) CoFe
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4@MXene雜化和(b)非對(duì)稱層狀CoFe
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4@MXene/CNF- agnws /CNF復(fù)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(cè)面的數(shù)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(cè)面和(j−l)下側(cè)面的表面SEM圖像，(i)上側(cè)面和(m)下側(cè)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(shù)。(g);(h) SE
R和SE
A;(i)當(dāng)EMW從不同方向入射時(shí)，L5的R、A和T。
圖5。(a) SE
T與L5與既往報(bào)道的EMI屏蔽復(fù)合膜的厚度比較。(b) L5與其他報(bào)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(duì)稱層狀復(fù)合膜的電磁屏蔽機(jī)理。(d)特斯拉線圈系統(tǒng)電路圖和特斯拉線圈系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)字照片(e)沒(méi)有L5和(f)有L5。
圖6 (a)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變代表曲線，(b)拉伸強(qiáng)度，(c)斷裂伸長(zhǎng)率和Lx拉伸模量。(d) L5在1000個(gè)循環(huán)反復(fù)彎曲-釋放變形前后的EMI SE變化和(e)相對(duì)電阻變化(ΔR/R
0)作為彎曲循環(huán)的函數(shù)。(f)超聲波處理60 min、(g)膠帶剝離500個(gè)循環(huán)、(h)分別在強(qiáng)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(cè)試的L5平均SET和保留率。
相關(guān)科研成果由西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)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(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
