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電子材料院團隊開發出高性能柔性液態金屬復合屏蔽材料

2021-07-02 10:35:47 作者：深圳先進電子材料國際創新研究院來源：深圳先進電子材料國際創新研究院分享至：

近日，中國科學院深圳先進技術研究院、深圳先進電子材料國際創新研究院在Chemical Engineering Journal期刊以Flexible liquid metal/cellulose nanofiber composites film with excellent thermal reliability for highly efficient and broadband EMI shielding為題發表了研究成果（DOI: 10.1016/j.cej.2021.129962），碩士生廖思遠為論文第一作者，萬艷君副研究員和朱朋莉研究員為共同通訊作者。

柔性、高效電磁屏蔽材料在電子器件，信息通訊等領域具有重要意義，傳統金屬屏蔽材料，包括金屬框、金屬板和金屬網等都受剛性大和不易彎折等缺點限制。為此，研究人員選取柔性的液態金屬（Liquid Metal，LM）為填料，纖維素納米纖維（Cellulose Nanofiber，CNF）為基體，利用LM優異的流動性，在剪切力作用下，LM被分散成小液滴，其表面與空氣接觸會被氧化生成絕緣的氧化鎵殼，同時與富含-OH和-COOH的CNF相互作用，經冷凍干燥形成穩定的LM/CNF復合物。通過機械壓膜，相互隔離和絕緣的LM液滴被擠破重新形成導電通路，獲得了具有層間結構的LM/CNF復合屏蔽膜。具有多層電子傳輸路徑的LM/CNF復合膜電導率高達96000 S/m，在4-18 GHz的寬頻范圍內，電磁屏蔽效能高達65 dB（300 ?m）。120 oC熱處理8小時后，電磁屏蔽效能依然保持穩定。采用建模仿真，進一步證實LM/CNF復合膜以反射損耗為主的屏蔽機理，這與實驗結果一致。

此外，在前期工作中，研究團隊設計制備了一系列高效、輕質、柔性的電磁屏蔽材料，并對相關電磁屏蔽機理進行了深入的探討。開展的工作包括超高強度致密化碳納米管薄膜（Wan YJ, et al ACS Nano 2020, 14, 14134-14145），輕質、耐腐蝕的碳包覆銀納米線雜化海綿屏蔽材料（Wan YJ, et al, Small, 2018, 1800534），以及具有高化學穩定性的MXene屏蔽材料（Wan YJ, et al, Chemical Engineering Journal, 2021, 408, 127303）等，為新型屏蔽材料的發展提供了有力的理論與技術支撐。

相關工作得到了科技部重點研發專項（2016YFA0202702）、廣東省基礎與應用基礎研究基金（2019A1515111034）、深圳先進院優秀青年基金（Y8G028）等項目的資助。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721015461