电磁干扰屏蔽

Abstract(#br)Reflection of electromagnetic waves at multiple interfaces and then absorption in the matrices has been well demonstrated to efficiently improve electromagnetic interference (EMI) shielding of conductive polymer composites (CPC). In this study, a large number of multiple interfaces were constructed in polydimethylsiloxane/multi-walled carbon nanotubes (PDMS/MWCNT) nanocomposites by the incorporation of cotton fibers (CTF).

Abstract(#br)Herein, solid and hollow glass microspheres (SGM and HGM) were added into polydimethylsiloxane/multi-walled carbon nanotube (PDMS/MWCNT) composites to induce multiple interfaces. The electromagnetic interference (EMI) shielding of the PDMS/MWCNT composites was expectedly enhanced by the multiple reflection and/or scattering at the interfaces between GM and PDMS/MWCNT phase. The EMI shielding effectiveness (SE) of the PDMS/MWCNT composites with 3.0 vol% MWCNT fillers increased from ~40 to ~52 dB and ~46 dB by the addition of 30 vol% SGM and HGM, respectively.

采用方便的冰模板法构建蜂窝状银纳米线( AgNWs )气凝胶并进一步热焊接，然后用聚二甲基硅氧烷( PDMS )回填得到AgNWs / PMDS弹性体。在AgNWs含量为3.08   wt %、厚度为1   mm的弹性体中，由于AgNWs骨架的焊接和良好的孔隙结构，可以获得74.7   dB ( 8.2   GHz )的高电磁屏蔽效能。同样，弹性体的屏蔽性能在1000次弯曲和拉伸循环后表现出微不足道的变化。这些特点突出了AgNWs / PMDS弹性体在当今柔性电子领域的巨大潜力。

尽管Ti3C2TxMXene片材具有很高的导电性，但为柔性电子器件设计高伸展性的MXene电极仍然是一个挑战。受kirigami图案高伸展性的启发，我们演示了一种自下而上的方法，通过在柔性PDMS基底上构建褶皱的MXene图案，以创建具有主次表面褶皱的层次化表面，设计高伸展性和导电性的聚二甲基硅氧烷( PDMS ) / Ti3C2TxMXene薄膜，用于电磁干扰( EMI )屏蔽和压力传感应用。通过预拉伸/释放循环过程中的非均匀变形，在分层薄膜的沟谷区域产生了自控制的微裂纹，使得PDMS / MXene分层薄膜具有很高的可伸展性( 100 % )，在0 % ~ 100 %应变范围内具有应变不变的电导率，并且在1000次循环疲劳测试中具有稳定的电导率。可拉伸薄膜在50 %的拉伸应变下表现出约30 d B的高稳定性EMI屏蔽性能，通过构建双膜结构，其EMI屏蔽效率进一步提高到103 d B。此外，采用模板印刷工艺制备了集成MXene基电极和电路的高可伸展性、高灵敏度离子电子传感器阵列，具有高灵敏度( 66.3 n F k Pa-1 )、不同频率下1000次循环的良好动态循环稳定性和50 %拉伸应变下的敏感压力监测能力。

设计开发了具有高电磁干扰防护性能和穿着舒适性的电磁屏蔽纺织品。通过层层组装的方法将一维聚苯胺纳米线和二维过渡金属碳化物/碳氮化物纳米片负载到碳纤维织物上，制备了一层功能层，然后用聚二甲基硅氧烷( PDMS )涂层。在厚度仅为0.376   mm的情况下，所得织物的电导率约为325 S m-1，EMI屏蔽效能约为35.3   dB。受益于PDMS薄膜的疏水作用，获得了满意的大接触角135.2°的自清洁性能。此外，良好的柔性、透气性( 346   mm s-1 )和热管理进一步拓宽了实际应用的领域。本工作可以从综合性能角度为下一代EMI屏蔽材料提供新的解决方案。

在聚合物复合材料中引入三维( 3D )导电网络是获得可取的电磁干扰( EMI )屏蔽能力以满足下一代移动电子器件要求的一种极具潜力的途径。然而，要实现三维导电骨架微结构的合理设计，简单而规模化的生产仍然具有挑战性。在此，我们报道了一种简单的发泡方法来构建气泡模板的三维石墨烯网络，使得聚二甲基硅氧烷( PDMS )橡胶复合材料在厚度为2   mm时具有~ 86   dB的优异的EMI屏蔽效能。优越的EMI屏蔽性能归功于丰富的封闭孔隙结构，能够反射和吸收电磁波和高电导率的互连三维石墨烯网络。同时，由于填料负载量仅为18.1   wt %，所得复合材料的密度仅为1.1   g / cm3，比EMI SE值相近的商用产品低约200 %。此外，该复合材料还具有高达3   W / ( m · K )以上的热导率，有望在航空航天、通信和移动电子设备中应用EMI屏蔽和高效的热管理。

HighlightsCellulose气凝胶采用氢键驱动自组装、凝胶化和冷冻干燥的方法制备。CCA @ rGO气凝胶的皮芯结构可以形成完美的三维双层导电网络。用3.05wt % CCA @ rGO实现了突出的EMI SE ( 51dB )，是共混复合材料的3.9倍。

为了保证精密电子元件的运行可靠性和信息安全，保护人体健康，需要高效的电磁干扰( EMI )屏蔽材料来衰减电磁波能量。本工作采用氢氧化钠( NaOH ) /尿素溶液通过氢键驱动自组装溶解棉花得到纤维素溶液，通过凝胶化和冷冻干燥制备纤维素气凝胶( CA )。然后，通过真空浸渍、冷冻干燥、热退火等方法制备了纤维素碳气凝胶@还原氧化石墨烯气凝胶( CCA @ rGO )，最后用PDMS回填制备了CCA @ rGO /聚二甲基硅氧烷( PDMS ) EMI屏蔽复合材料。由于CCA @ rGO的皮芯结构，可以成功构建完整的三维( 3D )双层导电网络。当CCA @ rGO的负载量为3.05wt %时，CCA @ rGO / PDMS EMI屏蔽复合材料具有优异的EMI屏蔽效能( EMI SE )为51dB，是相同填料负载量的共混CCA / rGO / PDMS EMI屏蔽复合材料( 13dB )的3.9倍。此时CCA @ rGO / PDMS EMI屏蔽复合材料具有优良的热稳定性( THRI为178.3℃)和良好的导热系数( λ为0.65 W m-1K-1 )。优异的综合性能使CCA @ rGO / PDMS EMI屏蔽复合材料在轻质、柔性EMI屏蔽复合材料中具有很大的应用前景。

采用真空辅助抽滤法制备了设计良好的交替热塑性聚氨酯( TPU )纳米纤维膜和银纳米线( AgNW )层的多层复合膜。连续的AgNW导电层和夹层结构通过多次反射促进了电子传输效率和电磁( EM )波的耗散，导致了97.3 d B的高电磁干扰( EMI )屏蔽效能( SE )主要归因于SEA的改善。此外，AgNWs的表面等离子共振赋予了多层膜优异的光热性能，在300 mW / cm2的太阳辐照下，100 s内表面温度迅速升高至78.0℃。采用结构化聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜压制时，多层膜表现出优异的摩擦生能能力，分别产生225 V和21.3μA的高输出电压和电流。本工作为可穿戴电子的高效EMI屏蔽设计多功能薄膜提供了一种很有前景的解决方案。