作者:孙蓉等 来源:CEJ 发布时间:2021/6/9 12:20:13
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高性能柔性液态金属复合屏蔽材料

 

近日,中国科学院深圳先进技术研究院、深圳先进电子材料国际创新研究院孙蓉团队在Chemical Engineering Journal上,发表了题为Flexible liquid metal/cellulose nanofiber composites film with excellent thermal reliability for highly efficient and broadband EMI shielding的研究成果,硕士生廖思远为论文第一作者,副研究员万艳君和研究员朱朋莉为论文的共同通讯作者。

柔性、高效电磁屏蔽材料在电子器件、信息通讯等领域具有重要意义,传统金属屏蔽材料(包括金属框、金属板和金属网等)受到刚性大和不易弯折等缺点的限制。为此,研究人员选取了柔性的液态金属(Liquid Metal,LM)为填料、纤维素纳米纤维(Cellulose Nanofiber,CNF)为基体,利用LM优异的流动性,在剪切力的作用下,LM被分散成小液滴,其表面与空气接触会被氧化生成绝缘的氧化镓壳,同时与富含-OH和-COOH的CNF相互作用,经冷冻干燥形成稳定的LM/CNF复合物。通过机械压膜,相互隔离和绝缘的LM液滴被挤破重新形成导电通路,获得了具有层间结构的LM/CNF复合屏蔽膜。具有多层电子传输路径的LM/CNF复合膜电导率高达96000 S/m,在4-18 GHz的宽频范围内,电磁屏蔽效能高达65 dB(300 μm)。120℃热处理8小时后,电磁屏蔽效能依然保持稳定。采用建模仿真,研究人员进一步证实了LM/CNF复合膜以反射损耗为主的屏蔽机理,这与实验结果一致。

此外,在前期工作中,研究团队设计制备出一系列高效、轻质、柔性的电磁屏蔽材料,并对相关电磁屏蔽机理进行了深入探讨。开展的工作包括超高强度致密化碳纳米管薄膜(Wan YJ, et al, ACS Nano, 2020, 14, 14134-14145),轻质、耐腐蚀的碳包覆银纳米线杂化海绵屏蔽材料(Wan YJ, et al, Small, 2018, 1800534),以及具有高化学稳定性的MXene屏蔽材料(Wan YJ, et al, Chemical Engineering Journal, 2021, 408, 127303)等,为新型屏蔽材料的发展提供了理论与技术支撑。

研究工作获得科学技术部重点研发专项、广东省基础与应用基础研究基金、深圳先进院优秀青年基金等项目的资助。(来源:中科院 深圳先进技术研究院)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129962

(a)LM/CNF复合薄膜的制备流程图;(b)LM/CNF复合薄膜具有优异的电磁屏蔽效能;(c)LM/CNF复合薄膜的电磁屏蔽仿真结果

 
 
 
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