貴州大學謝蘭教授團隊：高導熱的高性能電磁屏蔽材料
無線通信和大量電子設備的廣泛使用提高了我們的生活水平，隨之而來的電磁輻射污染在無形中嚴重影響人們的生活。不僅對精密電子設備產生電磁干擾，而且嚴重危害人體健康。因此在有效利用電磁波的同時，研究電磁屏蔽材料對解決電磁污染具有重要意義。另外，隨著電子設備的小型化和高頻化發展，在電子設備的使用過程中，熱量的積累正成為另一個嚴重的難題。因此，迫切需要開發具有高導熱率的高性能電磁屏蔽材料。
謝蘭教授團隊長期從事生物質基新材料的研究工作，圍繞“構建結構與功能化一體的高性能生物質基新材料”關鍵問題，從“多層次結構調控-表面/界面作用機制分析-高性能/功能化實現-指導實際生產應用”幾個方面開展了系統性研究工作，并取得一系列研究成果（Chemical Engineering Journal, 2020, 397, 125297；Composites Part B: Engineering, 2020, 203, 108467; Macromolecules, 2015, 48, 2127; Materials Horizons, 2014, 1, 546; ACS Sustainable Chemistry & Engineering,2017, 5, 3279; Biomacromolecules, 2016, 17, 985;CS Sustainable Chemistry & Engineering, 2016, 4, 334; Applied Surface Science, 2020, 502, 144098. Applied Surface Science, 2020, 517, 146135;…….）
圖1. 基于填料多尺度設計實現生物質基高分子的高性能與多功能化。圖片來源詳見論文（A部分：Chemical Engineering Journal, 2020, 383, 123072（高被引論文）; B部分: ACS Sustainable Chemistry &Engineering, 2020, 8, 4427; C部分：Journal of Materials Chemistry A, 2020, 8, 14506.）
為了提高聚合物導熱性能，謝蘭教授團隊前期利用強剪切流動場與層層自組裝技術，從多維填料協同、多元異質結構設計（圖1B/C）及填料多尺度構建（圖1C）等方面搭建有序層狀網絡結構，研究了生物質基復合材料“結構-界面熱阻-導熱性能”的關系（圖1），最終實現生物質基復合材料的強韌性及其高導熱性能。
圖2. 高導熱的NFC/Fe3O4＆CNT/PEO薄膜的電磁屏蔽效果展示及其機理示意圖。
基于前期研究工作，謝蘭教授團隊進一步采用“交替多層”設計思路構建了包含納米纖維素/四氧化三鐵（NFC/Fe3O4）層和碳納米管/聚環氧乙烷（CNT/PEO）層的交替多層薄膜。其復合膜展現了優異的電導率、導熱系數以及出色的電磁屏蔽效能（EMI SE）。NFC/Fe3O4＆CNT/PEO柔性薄膜同時具有出色的EMI SE和導熱系數，在通信行業，便攜式電子設備和機器人關節中具有潛在的應用前景。
圖3.復合材料的導熱與電磁屏蔽性能。
本研究成果第一作者為貴州大學材料與冶金學院2018級碩士研究生李毅，通訊作者是薛白博士和謝蘭教授。其研究成果以題為“Flexible multilayered films consisting of alternating nanofibrillated cellulose/Fe3O4 and carbon nanotube/Polyethylene oxide layers for electromagnetic interference shielding” 發表在《Chemical Engineering Journal》（簡稱CEJ, IF= 10.65）（Chemical Engineering Journal 410 (2021) 128356）。
相關研究成果要特別感謝貴州大學劉迅成教授、鄭榮宗教授的支持。同時相關工作得到國家自然科學基金（編號：201604016，51763003和51963003），貴州省基礎研究重點項目（No. 20201Z044），貴州省優秀青年科技人才項目[2019]5665，貴州省青年科技拔尖人才項目[2017]061等項目的支持。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128356
團隊與合作者介紹：
謝蘭，工學博士，教授，博導。貴州省優秀青年科技人才、貴州省青年拔尖人才。現任貴州大學特聘教授、國家復合材料改性中心特聘研究員、中國復合材料導熱委員會委員，從事生物質基新材料及先進功能復合材料研究。目前，作為項目負責人主持項目9項，其中包括國家自然科學基金項目、貴州省基礎計劃重點項目等。發表論文52篇，其中在Materials Horizons、Journal of Materials Chemistry A、Macromolecules等國際權威期刊共發表一作/通訊期刊論文32 篇，其中影響因子>10的論文5篇，6篇文章作為封面、封底與網站導讀文章。研究成果多次被中國改革報等國內新聞媒體報道，在國際國內會議、高校做口頭和邀請報告二十余次，擔任Chemical Engineering Journal等國際重要學術期刊通訊評審人。獲2017貴州省科技進步“三等獎”，貴州大學2017卓越基金獎“二等獎”，2020年論文高被引研究者。現任四川天星智能包裝股份有限公司等公司特聘專家。
薛白，1989年出生，工學博士，碩士生導師，現任貴州大學校聘副教授，貴州省青年成長人才。2011年到2017年在四川大學攻讀材料學專業碩士和博士學位。目前主要從事功能化生物基高分子的制備與研究，導電、導熱高分子復合材料的制備及功能化油墨的開發，加工過程中流動場對高分子形態結構的調控以及高分子高性能化研究。在Chemical Engineering Journal、Composites Part B、Journal of Materials Chemistry A、Industrial & Engineering Chemistry Research等國際期刊發表論文20余篇，總影響因子超過200，SCI他引300余次。目前主持國家科學基金1項，省級項目4項，進賬經費超過100萬。
劉迅成， 1989年出生，工學博士，碩士生導師，特聘教授。美國加州大學伯克利分校勞倫斯伯克利國家實驗室—華南理工大學聯合培養博士。曾任職于成都京東方光電科技有限公司，擔任高級工程師.現任貴州大學特聘教授，一流學科特區引進人才，碩士研究生導師，從事有機半導體材料的設計合成及其在場效應晶體管和柔性電子上面的應用。發表SCI學術論文15篇，影響因子總和大于140。以第一作者發表七篇國際高水平SCI論文，包括Journal of the American Chemical Society、Advanced Functional Materials等，影響因子總和大于70。參加國際、國內學術報告5次；主持省部級三項科研項目，經費總額為74萬。
鄭榮宗，工學博士，特聘教授。現任貴州大學特聘教授，一流學科特區引進人才，碩士生導師，從事先進復合功能材料及器件、系統開發研究。目前，已在ACS Applied Materials & interfaces、Polymer Chemistry等學術期刊發表論文10余篇，一作論文累計影響因子>30，SCI期刊他引100余次，申請授權專利1項。研究成果多次被搜狐科普新聞網、科技微信公眾號等國內學術新聞媒體報道。攻博期間以學生身份受邀在第三屆、第四屆全國電致變色研討會上做口頭報告2次，并獲優秀口頭報告等獎項。現主持貴州大學一流學科特區人才啟動項目1項、多次以核心研究人員身份參與國家自然科學基金面上項目等8個項目。
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