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西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Penggang Ren和Fang Ren等--多功能CoFe2O4@MXene-AgNWs非對稱層狀結(jié)構(gòu)的纖維素納米纖維復(fù)合薄膜,用于高效電磁干擾屏蔽和卓越的熱管理能力
       對于現(xiàn)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(fù)合膜至關(guān)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(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。該非對稱層狀結(jié)構(gòu)由低電導(dǎo)率CoFe2O4@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,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(xué)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(xiàn)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(shù)和國防工業(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) CoFe2O4@MXene雜化和(b)非對稱層狀CoFe2O4@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Ti3C2Tx和(b)單層Ti3C2Tx的SEM圖像。(c)分層Ti3C2Tx納米片的TEM圖像。 (d)單層Ti3C2Tx的HRTEM圖像。(e-f) Ti3C2Tx-CNT@C膜的截面SEM圖像。(g) Ti3C2Tx-CNT@C膜的EDX圖像。(h) Ti3C2Tx-CNT@C膜的TEM圖像,(i) EDX映射的STEM圖像,表明Ti3C2Tx-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SET。(b) SET, (c) SER和SEA, (d) EMI SE, (e) SER/SET和SEA/SAT, (f) Lx的功率系數(shù)。(g);(h) SER和SEA;(i)當(dāng)EMW從不同方向入射時,L5的R、A和T。 
 
圖5。(a) SET與L5與既往報道的EMI屏蔽復(fù)合膜的厚度比較。(b) L5與其他報道的EMI屏蔽膜(包括SET、SER、R、SEA/SET和SSE)的綜合比較。(c)非對稱層狀復(fù)合膜的電磁屏蔽機理。(d)特斯拉線圈系統(tǒng)電路圖和特斯拉線圈系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的數(shù)字照片(e)沒有L5和(f)有L5。 
 
圖6 (a)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變代表曲線,(b)拉伸強度,(c)斷裂伸長率和Lx拉伸模量。(d) L5在1000個循環(huán)反復(fù)彎曲-釋放變形前后的EMI SE變化和(e)相對電阻變化(ΔR/R0)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(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 CoFe2O4@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
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