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利用氧化石墨烯制備輕質柔性碳基電磁屏蔽復合薄膜!

河北工業大學材料科學與工程學院青年教師袁野與哈爾濱工業大學航天學院赫曉東、李宜彬教授團隊在《Nanoscale》期刊上聯合發表了題為“Light weight and flexible hybrid film basedon delicate design of electrospun nanofibers for high-performance electromagnetic interference shielding”的研究論文(Nanoscale, 2019, 11,8616–8625)。河北工業大學袁野和哈爾濱工業大學李建軍為本文的共同通訊作者。

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圖1.(a)?高性能柔性電磁屏蔽復合薄膜的制備過程.(b–d)?通過吡咯原位沉積、氧化石墨烯自組裝法在不同尺度上形成具有雙連續導電網絡結構和夾層結構的輕質柔性電磁屏蔽復合薄膜。

隨著5G技術和柔性電子器件時代的來臨,輕質、柔性的高性能電磁屏蔽材料的需求也日益顯著。本論文基于靜電紡絲技術,以TiO2、吡咯單體和氧化石墨烯為原料,從制備物理性能和結構可控的納米纖維及無紡布體系出發,圍繞雙連續導電網絡結構和夾層結構等多層次結構的有序構筑,自下而上的制備出了高性能有機/無機混雜碳基電磁屏蔽復合薄膜。

在此基礎上,論文作者分析了該復合薄膜微觀結構與評價宏觀性能相結合,并通過電磁仿真軟件建立了基于手機輻射的人體電磁屏蔽模型,從實驗和理論兩個方面揭示不同層次微觀結構和材料協同作用對電磁波的響應規律,闡明了該種電磁屏蔽復合薄膜的屏蔽機理。該研究為高性能電磁屏蔽材料在醫療健康、新型電子器件和航空航天領域的應用提供了理論基礎。

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圖2 a)復合薄膜電磁屏蔽性能分析。(b-c)復合薄膜電磁屏蔽機理分析。

河北工業大學青年教師袁野與哈爾濱工業大學航天學院赫曉東、李宜彬教授團隊近年來在碳基電磁屏蔽材料方面開展了大量基礎研究工作,制備得到了多種輕質高性能碳基電磁屏蔽材料,相關研究工作分別發表在ACS Appl. Mater.Interfaces和Carbon等學術期刊上

(ACS Appl. Mater.Interfaces, 2016,8, 16852-16861;ACS Appl.Mater. Interfaces,2017, 9, 21371-21381;Carbon, 2018, 130, 59-68;Carbon, 2017, 123, 223-232;Carbon, 2019, 143, 507-516;ACS Sustainable Chem.Eng.,2019,7,1228-1238.)。

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圖3人體大腦暴露于手機電磁輻射的模擬過程:(a)模擬大腦模型示意圖。(b)簡化的電磁輻射模型。(c-e)大腦直接暴露在電磁輻射中的電場分布云圖。(f-h)具有復合薄膜?;ぷ饔檬貝竽災械牡緋》植莢仆?。

該研究工作得到了國家自然科學基金(NO. 21301040),中央軍委裝備發展部重點實驗室基金(NO. 6142905180201),河北省教育廳高等學校重點項目和河北工業大學“元光學者”計劃的資助。

論文信息及鏈接:

Li Huang, Jianjun Li,* Yibin Li, Xiaodong He and YeYuan*, Lightweight and flexible hybrid film based on delicate design ofelectrospun nanofibers for high-performance electromagnetic interferenceshielding,?Nanoscale, 2019, 11,8616–8625. DOI: 10.1039/C9NR02102G

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