電磁屏蔽的案例
西南大學王明教授課題組Carbon綜述：多界面多尺度電磁屏蔽高分子復合材料的構建、屏蔽機理及研究展望
隨著電子/電氣設備使用量的增加，電磁干擾（EMI）屏蔽技術的研究日益受到重視。電磁干擾不僅會引起電氣設備的故障，而且也危險人民的身體健康，因此電磁干擾屏蔽在現在社會中已成為一個重要的問題。金屬材料由于其良好的電磁波反射性能是一種傳統電磁屏蔽材料。然而，金屬材料由于密度大、成本高、不耐腐蝕、成型加工性差等缺點限制了其應用發展，而且金屬材料由于較高的電磁波反射率容易造成電磁波的二次污染。因此，導電高分子復合材料（CPC）具有優異的成型加工性、低成本、低密度、耐腐蝕等優勢有望替代傳統的金屬電磁屏蔽材料。然后，傳統的CPC具有較差的電磁屏蔽效能，而且往往需要高的導電填料填充量，使其力學性能變差，很難獲得大規模的應用。因此，如何通過復合材料的結構設計獲得高效電磁屏蔽高分子復合材料是解決問題的關鍵。
展開 什么是核磁共振屏蔽室、電磁屏蔽室、電鏡屏蔽室、電波暗室屏蔽室？
（4）觀察窗設計：
觀察窗為雙層屏蔽玻璃內襯30目銅網，雙層銅網之間距離為5-6公分，以提高屏蔽效能，保證高清晰度。
什么是電磁屏蔽室？
電磁屏蔽室是電磁兼容（EMC）領域的重要內容，電磁屏蔽室就是一個鋼板房子，冷軋鋼板是其主體屏蔽材料。包括六面殼體、門、窗等一般房屋要素，只是要求嚴密的電磁密封性能，并對所有進出管線作相應屏蔽處理，進而阻斷電磁輻射出入。
結構形式
電磁屏蔽室有鋼板拼裝式、鋼板焊接式、鋼板直貼式及銅網式四大類。拼裝式為厚度1.5㎜鋼板模塊拼裝而成，生產、安裝工藝較簡單，適用于小面積、屏蔽效能要求一般的工程?？刹鹦兑平ǎ平ê?em>屏蔽效能明顯降低。鋼板焊接式屏蔽室采用2～3㎜冷軋鋼板與龍骨框架焊接而成，屏蔽效能高，適應各種規格尺寸，是電磁屏蔽室的主要形式。直貼式和銅網式用于屏蔽效能要求較低的簡易工程。
基本組成內容
（1）殼體：此處以鋼板焊接式電磁屏蔽室為例。包括六面龍骨框架、冷軋鋼板。龍骨框架由槽鋼、方管焊接而成，材料規格按屏蔽室大小確定地面龍骨（地梁）應與地面進行絕緣處理。墻、頂部冷軋鋼板厚度2mm，底部鋼板厚3㎜，先在車間預制成模塊，分別焊接在龍骨框架內側。所有焊接均采用CO2保護焊，連續滿焊，并用專用設備撿漏，防止漏波。所有鋼質殼體必須進行良好的防銹處理。
（2）電磁屏蔽門：電磁屏蔽門是屏蔽室唯一活動部件，也是屏蔽室綜合屏蔽效能的關鍵，技術含量較高，材料特殊，工藝極其復雜，共26道工序。電磁屏蔽門有鉸鏈式插刀門、平移門兩大類，各有手動、電動、全自動等形式。如考慮使用的穩定性及性價比，則首選手動插刀式鉸鏈門（標準門1900㎜×850㎜）。
（3）蜂窩型通風波導窗：通風換氣、調節空氣是屏蔽室必備設施。蜂窩型波導窗由對邊距5㎜的六邊形鋼質波導管集合組成，波導管不妨礙空氣流通，卻對電磁輻射有截止作用。
展開 西工大顧軍渭教授《Small》：基于三明治結構的電磁屏蔽復合膜
電子設備的快速發展使電磁輻射、電磁干擾等問題日益突出，嚴重影響電子設備的正常運行和信息的安全傳遞，并危害人體健康。柔性電磁屏蔽材料可對電子設備及其所處環境進行有效防護，阻止電磁信息泄漏、切斷電磁波傳播途徑、抑制電磁波的輻射和干擾，是解決電磁輻射和電磁干擾問題最為重要的技術手段之一。隨著新一代柔性電子設備智能化、便攜化以及可穿戴化的發展趨勢，對電磁屏蔽材料的柔性、輕質、導熱性能及力學性能等方面也提出了更高的要求，亟需研究制備新型高性能、多功能柔性電磁屏蔽復合膜。
西北工業大學化學與化工學院顧軍渭教授“結構/功能高分子復合材料”（SFPC）課題組通過在纖維素、聚苯胺基體中分別引入銀納米線、 Ti3C2Tx MXene（ACS Appl Mater Interfaces, 2020, 12: 18023；Compos Sci Technol, 2019, 183: 107833）實現其電磁屏蔽性能的有效提升；以芳綸納米纖維為增強層、 Ti3C2Tx MXene/銀納米線雜化導電填料為導電層，制備的雙層結構電磁屏蔽復合膜（ACS Nano, 2020, 14: 8368）兼具良好的柔韌性、優異的力學性能、高電導率、突出的寬頻電磁屏蔽性能和熱管理性能等特性；并采用離子誘導自組裝和真空輔助抽濾成膜工藝制備出多孔結構的Ti3C2Tx MXene/rGO電磁屏蔽復合膜（Carbon, 2021, 175: 271），有效解決二維材料的自堆疊問題，增大片層間距、增加多重反射界面、延長電磁波傳輸路徑，實現其電磁屏蔽性能的高效提升。
展開 金屬圓形散熱孔陣5G電磁屏蔽效能仿真分析
引言
隨著電子科技水平的飛速發展以及電子設備的廣泛應用，電子設備所面臨的電磁環境日益復雜，相關產品對電磁屏蔽的要求越來越高 [1]。加裝金屬電磁屏蔽罩是一種常見的電磁屏蔽手段，通過金屬對電磁波的屏蔽作用，可以使電子設備在工作時既不干擾其它設備，同時也不受其它設備影響 [2]。但是有時為了達到散熱的目的，需要對電子設備的金屬屏蔽罩進行開孔散熱。由于開孔會直接導致屏蔽效能的降低 [3]，甚至可能會使屏蔽效能完全消失，因此，研究者對具有不同散熱孔陣的金屬屏蔽罩在6 GHz以下頻段的電磁屏蔽性能展開了廣泛研究[4] [5]。如石高峰等人 [4] 比較了單個散熱孔與相同面積散熱孔陣在0~1 GHz范圍內的電磁屏蔽效果，其結果表明，圓形周期分布的散熱孔陣的電磁屏蔽效能明顯優于單個散熱孔。何新文等人 [5] 研究了不同形狀的散熱孔陣在0~4 GHz范圍下的電磁屏蔽效能，經優化后的金屬散熱孔陣的電磁屏蔽效能均能達到30 dB以上。
隨著5G通信時代的步步臨近，電磁設備的工作頻率不斷提高，電子設備之間的干擾愈發嚴重，同時隨著功耗的不斷增加，發熱量也不斷提高，因此電子產品的電磁屏蔽性能與散熱性能方面的平衡愈加重要。盡管已有少數研究者通過設計新型散熱孔，取得了較為不錯的電磁屏蔽性能，如徐留留等人 [6] 設計出一種新穎的介質開孔型頻率選擇表面，實現了在28 GHz頻率下電磁屏蔽效能達30 dB以上，帶寬大于2 GHz，并且在入射角0?~60?范圍內具有良好穩定性。但是該類新穎散熱孔結構對制作工藝要求較高，成本也較高，并不利于金屬電磁屏蔽罩的應用普及，因此對散熱孔陣在5G通信頻段的電磁屏蔽性能進行分析仍具有重要的現實意義。
展開 
不可不看的電磁屏蔽知識
隨著電子技術的迅速發展，人們在生產生活中使用的電子產品和設備越來越多，而計算機、無線電等發射裝置都會產生不同波長和頻率的電磁波。目前，電磁污染已經成為繼大氣污染、水污染、噪聲污染后的一種新的污染源。因此，人們對相關設備的電磁屏蔽也越來越重視。
電磁屏蔽，就是利用金屬等電磁屏蔽材料做成屏蔽體，將需要防護的區域封閉起來，把電磁脈沖隔離在屏蔽體外，需要通風和進出人員設備的孔口則采用電磁屏蔽門或波導窗保護起來。當電磁脈沖來臨時，其電磁能量被屏蔽體反射、吸收或阻斷。即便電磁脈沖可以穿透屏蔽體，電磁能量和電磁場強度也會衰減到可以接受的程度。
電磁屏蔽是避免電子設備和電子系統受電磁干擾的重要措施之一，它可以有效地減少空間傳播所泄露的電磁干擾。既可減少電子設備向外輻射電磁干擾，又可阻止外部電磁干擾對電子設備的影響。
電磁屏蔽按屏蔽原理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽。
1.電場屏蔽主要是為了防止電子原件或設備間的電容耦合，它采用金屬屏蔽層包封電子器件或設備，其屏蔽體采用良導體制作并有良好的接地，這樣就把電場止于導體表面，并通過地線中和導體表面上的感應電荷，從而防止由靜電耦合產生的相互干擾。
2.磁場屏蔽是通過把磁力線封閉在屏蔽體內，從而阻擋內部磁場向外擴散或外界磁場干擾進入，為屏蔽體內外的磁場提供低磁阻的通路來分流磁場。磁場屏蔽可以很好地抑制噪聲源和敏感設備之間由于磁場耦合所產生的干擾。
3.電磁屏蔽主要用于防止在高頻下的電磁感應，利用電磁波在導體表面上的反射和在導體中傳播的急劇衰減來隔離變電磁場的相互耦合，從而防止高頻率電磁場的干擾。
目前，研究人員已經根據不同的電磁屏蔽原理研究出了不同的電磁屏蔽材料。
展開 北京林業大學ACS Nano：高韌MXene/納米纖維素復合電磁屏蔽紙
制備的d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙具有優異的電磁屏蔽性能。如圖6b所示，具有不同的d-Ti3C2Tx含量（50, 80和90 %）的d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙在整個X波段上表現出優異的電磁屏蔽效果，滿足商業電磁屏蔽應用的要求?？紤]試樣厚度對電導率的影響，確定了SSE/t值來評價d-Ti3C2Tx/CNFs復合材料的電磁屏蔽性能。圖6c顯示了d-Ti3C2Tx含量對X波段d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙中SSE/t的影響。提高d-Ti3C2Tx的含量可以有效地提高d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙的SSE/t值。為了研究d-Ti3C2Tx/CNF復合紙的電磁屏蔽機制，研究了在12.4 GHz頻率下的d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙的總電磁屏蔽效能（SETotal）、微波吸收（SEA）和微波反射（SER）。圖6d展示了不同的d-Ti3C2Tx含量下，在12.4 GHz頻率下的d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙的SETotal、SEA和SER的比較。無論d-Ti3C2Tx含量或樣品厚度如何，SEA對屏蔽效率的貢獻均大于SER。例如，在12.4 GHz下，d-Ti3C2Txx/CNFs復合紙的SETotal、SEA和SER分別為25.8、20.5和5.3 dB。相對高的微波吸收值和相對低的微波反射值表明d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙在電磁屏蔽過程中，微波吸收占主導地位。
圖7 電磁波在d-Ti3C2Tx/CNF復合紙上的電磁屏蔽示意圖及屏蔽性能對比
（a）電磁波在d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙上的電磁屏蔽示意圖；
（b）將SSE／t作為樣品厚度的函數進行比較；
【解讀】
具體地說，電磁波在電磁屏蔽過程中有三種可能的衰減機制，如圖7a所示。當入射電磁波暴露于d-Ti3C2Tx/CNFs復合紙時，一部分的電磁波被反射回來。
展開 一種雙模式個人熱管理可拉伸電磁屏蔽織物
來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
隨著可變形、可穿戴電子設備的快速發展，由電磁波引起的電磁輻射和電磁干擾問題日益嚴重，對人類健康構成了嚴重威脅。傳統的電磁屏蔽材料在拉伸和彎曲變形下的機械穩定性較差，在大應變下電磁屏蔽性能急劇下降，因此有必要研制出具有可拉伸性的柔性可穿戴式電磁屏蔽材料。另一方面，可穿戴設備還應具有個人熱管理能力，通過被動輻射制冷和加熱，實現在炎熱和寒冷的天氣條件下都能夠為穿戴者提供舒適的溫度環境。因此，開發集柔性、透氣性、可拉伸的電磁屏蔽和個人被動熱管理能力于一體的可穿戴電子織物具有很大的應用前景，但如何實現拉伸過程中仍能保持穩定的電磁屏蔽性能以及成功集成個人熱管理能力仍然具有挑戰性。
02
成果掠影
近日，鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心劉春太教授和馮躍戰副教授團隊巧妙的運用雙軸預拉伸的方法在靜電紡絲TPU/PDMS織物的一側成功構建塊狀堆疊褶皺結構的AgNW/MXene導電網絡，得到了一種具有janus型雙模被動個人熱管理能力的可拉伸EMI屏蔽織物。采用靜電紡絲法制備柔性多孔TPU/PDMS織物作為彈性基體，在雙軸預拉伸的狀態下通過噴涂將AgNW和MXene依次沉積在織物一側，由于彈性TPU/PDMS基底與AgNW/MXene導電層之間的模量不匹配，在緩慢釋放預應變后會形成塊狀堆疊的褶皺狀導電網絡。褶皺AgNW/MXene導電網絡賦予織物應變不變的電磁干擾屏蔽能力，在單軸(10-50%拉伸應變)和雙軸(21-125%拉伸應變)條件下都能確保穩定的40 dB屏蔽效果。
展開 浙大鄭強教授、貴大謝蘭教授/薛白《Nano-Micro Letters》：基于階梯式不對稱導電網絡的定向電磁干擾屏蔽
結果表明，當電磁波從Ni@MF層射入時，Ni@MF/CNT/PBAT復合材料的電磁屏蔽性能優于CNT層為電磁波入射面時的電磁屏蔽性能，即Ni@MF/CNT/PBAT復合材料具有獨特的定向電磁屏蔽性能。
圖4. （a，b）純PBAT和不同鍍鎳時間的Ni@MF/CNT-75/PBAT復合材料的應力-應變曲線和相應的拉伸強度和韌性；（c-e）遙控玩具車系統中的實際定向電磁屏蔽應用測量：信號發射器分別面對（c）無屏蔽材料、（d）Ni@MF層和（e）CNT層。
為了直觀地說明階梯式非對稱結構的Ni@MF/CNT/PBAT復合材料的新型定向電磁屏蔽性能，使用由電機模塊、指示器模塊、發射器模塊和接收器模塊組成的遙控玩具車系統進行了實際應用測試(圖4c-e)。當信號發射器面對Ni@MF-5/CNT-75/PBAT的Ni@MF層時，即電磁波從Ni@MF層入射到復合材料中時，指示燈熄滅，電機停止運行(圖4d)。這是由于Ni@MF-5/CNT-75/PBAT能有效地阻擋從Ni@MF層入射的信號微波。然而，通過翻轉Ni@MF-5/CNT-75/PBAT后，即信號波從CNT層入射，指示燈再次亮起，電機再次運行（圖4e）。這一有趣的現象為設計可用于定向電磁屏蔽領域的階梯式非對稱屏蔽復合材料提供了一種新的策略。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s40820-021-00743-y
展開 中美科學家聯手打造可量產的下一代半透明電磁屏蔽薄膜
隨著電子設備爆炸性的增長，如何在屏蔽多頻段不同能量的電磁干擾（EMI）的同時，仍能正常使用各種需要視覺交互的電子設備，如智能手機，平板電腦等成為了當前研究的熱點。但截止到目前為止，對于開發批量化制備兼具柔性透明與高性能的電磁屏蔽薄膜的技術仍在探索之中。
近日，紐約大學André Taylor團隊博士后翁國明、西南交通大學材料學院周祚萬教授團隊副教授李金陽與Drexel大學Yury Gogotsi團隊博士生Mohamed作為共同第一作者，在材料領域頂級期刊Advanced Functional Materials（先進功能材料）發表了最新成果 “Layer-by-Layer Assembly of Cross-Functional Semi-transparent MXene-Carbon Nanotubes Composite Films for Next-Generation Electromagnetic Interference Shielding”。與以往厚重剛性不透明的薄膜相比，這種通過旋轉噴涂層層自組裝技術（SSLBL）制備的柔性半透明可控的電磁屏蔽薄膜，可被應用于更為廣闊的電磁屏蔽應用。
該文章提出的SSLbL結合旋轉涂布機與多相噴頭復合成膜技術，能夠一層一層地將帶相反電荷的具備納米厚度的單層高分子疊加起來，從而制備出具有柔性和半透明的電磁屏蔽薄膜。通過在相反電荷的高分子層中摻入碳納米管（CNTs）和Mxene，能夠可控制備這種高達數百個層層交替疊加的復合薄膜。其中，CNT與MXene層之間的強烈靜電與氫鍵結合作用賦予薄膜高柔性。同時，分散于各層內的Mxene與CNT本身優良的導電性，以及這種層層疊加的特殊結構，是該符合薄膜具備優良的電磁屏蔽性能的重要因素。
展開 用于電磁干擾屏蔽的Mxene和石墨烯氣凝膠的制備、進展、面臨挑戰和前景
圖1.具有排列多孔結構的MXene/石墨烯基材料的電磁干擾屏蔽示意圖。
01
電磁干擾屏蔽機理
EMWs由振蕩電場和磁場組成，可以通過阻斷這兩個場中的任何一個來實現電磁干擾屏蔽。從靜電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽的角度觀察電磁干擾屏蔽，揭示了多種屏蔽機制。其中，最被廣泛接受的電磁干擾屏蔽機制是基于傳輸線理論和schelkuoff理論。如圖2所示，當EMWs從自由空間(空氣)過渡到EMI屏蔽表面時，空氣和EMI屏蔽材料之間的顯著阻抗不匹配導致大多數EMWs立即反射回自由空間。其余能夠穿透電磁干擾屏蔽的EMWs經歷衰減。最終，只有少數EMWs作為透射波成功地通過EMI屏蔽。
圖2.電磁干擾屏蔽原理圖。
電磁干擾屏蔽材料的屏蔽能力用電磁干擾系數來評價，電磁干擾系數描述了入射EMWs與發射EMWs的強度比。
H、E分別為磁場強度、電場強度，P為功率密度。i和t的角標分別代表入射EMWs和傳輸EMWs。
根據Schelkunoff的理論，電磁干擾屏蔽通過三種方式衰減電磁脈沖:反射損耗(SER)、吸收損耗(SEA)和宏觀多重反射損耗(SEM)。因此，如式(2)所示，總EMI SE可以是這三種損耗的累積結果。
SER源于電磁干擾屏蔽層與自由空間之間的阻抗失配，可以用式(3)來描述，其中σr為相對電導率，μr為相對磁導率，f為入射EMWs的頻率。
SER是由屏蔽材料內部發生的各種損耗引起的，包括磁損耗、介電損耗等?？梢杂嬎闳缦?
其中t為電磁干擾屏蔽層的厚度。
SEM是由EMWs在屏蔽材料的兩個界面(如圖2所示的界面1和界面2)之間的宏觀多次反射產生的。
展開 一種具有優異熱管理和電磁屏蔽性的Cu/PLLA柔性薄膜
同時，多孔聚合物襯底結構大大增強了導電物質的擴散，提高了膜的電磁干擾屏蔽效能。該復合材料具有高柔韌性、透氣性和強度，并具有熱管理和電磁屏蔽功能，在未來的便攜式電子設備和可穿戴集成服裝中顯示出巨大的潛力。研究成果以“Flexible, breathable, and reinforced ultra-thin Cu/PLLA porous-fibrous membranes for thermal management and electromagnetic interference shielding ”為題發表于《Journal of Materials Science & Technology》。
03
圖文導讀
圖1.Cu/PLLA的薄膜的制備示意圖。
圖2.納米纖維膜的物理性能和導電性。
圖3.納米纖維膜的熱管理性能。
圖4.納米纖維膜的電磁屏蔽性能及其應用。
圖5.(a) PLLA拉伸斷裂截面，(b) APLLA拉伸斷裂截面，(c) Cu/PLLA的拉伸斷口截面和能譜圖，(d) Cu/APLLA的拉伸斷裂截面和能譜圖，(e) Cu/PLLA的結構和電磁屏蔽原理圖，(f) Cu/APLLA的結構和電磁屏蔽原理圖。
展開 
具有高效電磁屏蔽和熱管理性能的石墨烯納米片復合材料
來源 | Carbon
01
背景介紹
隨著電子器件向小型化、集成化、高頻化的快速發展，在有限的空間內不可避免地會產生嚴重的電磁干擾(EMI)和熱量積累。這會大大降低了電子元件的可靠性，如果不及時消散，甚至可能引發故障或火災。在這種情況下，采用具有優異的電磁屏蔽性能和熱管理性能的材料來解決上述問題是非常理想的方式之一。
含碳導熱填料由于其熱導率高，且填充在聚合物中的復合材料其重量輕、柔韌性好、可加工性好等優點，成為當前電磁干擾屏蔽和熱管理材料領域的研究熱點之一。石墨烯納米片(GNPs)具有優異的導電性、優異的導熱性，顯示出作為新材料的巨大潛力。但是由于GNP含量有限(<30 wt%)，石墨烯納米片/聚合物復合材料（GPCs）的電磁屏蔽性和熱導率保持在相對較低的水平，這限制了它們在下一代高度集成電子設備中的應用。
高GNP含量(≥50 wt%)的GPC材料有望通過形成致密的導電網絡產生具有強電磁屏蔽能力和良好導熱性。然而，通過傳統的熔體混合、溶液混合和原位生長工藝將高GNP含量納入聚合物基體仍然是一個艱巨的挑戰，因為加工困難和柔性差。因此，開發一種易于處理和有效的方法來制備高GNP含量的GPCs是非常重要的。
02
成果掠影
近期，四川大學空天科學與工程學院鄢定祥教授和電氣工程學院的賈利川副研究員在具有電磁屏蔽和高導熱的復合材料研究取得新進展。
該團隊提出通過一種易于處理和可擴展的聚合物滲透技術，實現了高填充含量的石墨烯納米片聚氨酯復合材料(GNP/PU)復合材料，其中GNPs緊密地面對面接觸并沿平面方向排列。這種結構的形成為GNP/PU復合材料中電子和聲子的傳輸提供了良好的通道。
展開 北化大于中振教授和張好斌教授團隊ACS AMI： 輕質、超彈性多功能MXene/CNT氣凝膠用于高效電磁屏蔽
隨著電子信息技術的迅速發展和物聯網的大力建設，電磁污染和電磁干擾（EMI）也愈發嚴重。電磁屏蔽技術在控制或減輕電磁輻射污染方面起著至關重要的作用，而高性能電磁屏蔽材料是實現電磁屏蔽的關鍵。在航空航天、便攜式和可穿戴智能電子設備領域中，迫切需要高性能、輕質、高導電性和超彈性，甚至耐極端環境的電磁屏蔽材料，但是它們的研究開發仍然面臨艱巨挑戰。二維過渡金屬碳/氮化物（MXene）的納米片層結構、出眾的電學性質、極性的表面性質使其在制備高效的電磁屏蔽材料方面展現出極大的潛力和競爭力。但由于MXene表面的官能團種類、片層大小以及較弱的納米片層間作用力的限制，難以制備得到兼具高彈性和高導電性的輕質可壓縮三維結構。
北京化工大學于中振教授、張好斌教授團隊展示了一種有效的方法來提高MXene基氣凝膠的彈性，同時保持其高導電性和低密度特性。基于MXene納米片與酸化碳納米管（aCNT）的協同作用，通過定向冷凍和后續冷凍干燥構建了具有類爬山虎微形貌的MXene/aCNT各向異性氣凝膠。MXene納米片構建了各向異性多孔骨架，而aCNTs像爬山虎一樣牢牢地抓住MXene納米片形成的孔壁，不僅提升了MXene基氣凝膠的強度，還實現了氣凝膠的超輕性和超彈性。同時，高導電骨架、多孔結構以及MXene和aCNT上豐富的可極化中心賦予了氣凝膠極高的電磁屏蔽性能。此外，定向多孔的全無機骨架不僅使得MXene/aCNT各向異性氣凝膠具有良好的隔熱性能，還可以經受極端溫度（-196~300℃）環境而不會發生脆斷或融化，仍然保持很好的壓縮回彈性。這些特性使該氣凝膠有望應用于熱敏感電子器件的隔熱、緩震、電磁干擾防護等領域。
展開 浙大高超教授團隊實現高溫穩定高導電石墨烯膜，可用于電磁屏蔽防護
電子通訊設備的快速發展，伴隨著嚴重的電磁干擾問題，常常導致系統不穩定甚至設備損害。電磁波污染甚至和人體接觸影響我們的身體健康。為降低這些風險，超輕、柔性電磁屏蔽材料的開發是至關重要的。通常，材料的電磁屏蔽性能主要受到其本征導電率的影響，因此高導電的金屬材料成為了最商業化的屏蔽材料。但是，金屬材料存在著密度高、易腐蝕及固有的剛性等問題，極大限制了其實際應用。
由于碳納米材料具有較高柔性、超高導電率及化學惰性等優點，使其在電磁防護等領域有著重要的應用潛力。其中，二維石墨烯的導電性能最為優異，可達到108 S/m，引起了廣泛的關注。然而，宏觀組裝石墨烯膜中石墨烯片層間存在強電子耦合效應，導致其僅僅只有~106 S/m的導電率。目前，利用化學摻雜提高宏觀石墨烯材料的載流子濃度和抑制層間耦合效應，已成為常用的策略。該課題組組曾報道通過氯化鉬（MoCl5）插層石墨烯膜可顯著的提高其導電率達到1.73×107 S/m，且實現了在空氣中性能保持穩定。但是，在高溫環境中，MoCl5摻雜劑也極易從石墨烯層間脫除，從而導致石墨烯插層膜導電率嚴重降低，限制了其在許多極端環境中的電磁屏蔽應用。
本文亮點
（1）制備了低密度、結構均勻的氯化銅（CuCl2）摻雜石墨烯膜（GF），證實了其導電率可達到1.09×107 S/m，比導電率超過大部分金屬材料。
（2）解決了摻雜石墨烯材料溫度穩定性差的難題，發現了GF-CuCl2的溫阻系數僅有4.31×10-4 K-1，熱穩定性可達到400 ℃，可長時間在200 ℃環境中工作使用，導電率基本維持不變；通過DFT計算揭示了其高溫穩定性的原理。
展開 用于熱管理和電磁干擾屏蔽的柔性Cu/PLLA多孔纖維膜
同時，電子元件產生的電磁（EM）波會干擾正常的電池行為和設備操作。因此，具有優異熱管理和EM屏蔽材料的超薄功能復合材料在可穿戴設備的優化方面具有廣闊的前景。熱管理和電磁屏蔽膜已被開發用于各種可穿戴應用。柔性織物的透氣性也是決定設備舒適性和可用性的關鍵因素，但金屬復合材料很難同時實現兩者兼而有之強度和透氣性。此外，可穿戴設備的輕薄特性往往會限制導電材料的熱管理能力。熱量積聚會導致薄膜失效，影響可穿戴織物的舒適性；增加電能也會影響材料的熱性能。熱傳導和分散通常伴隨著其他材料性能的波動，并且依賴于外部溫度，這使得可靠的散熱和熱利用受到很大限制。因此，柔性、透氣、增強的超薄金屬聚合物纖維膜用于有效的熱管理和高電磁干擾屏蔽仍然是一個挑戰，極大地限制了可穿戴設備的技術革命。
02
成果掠影
近期，英國曼徹斯特大學李加深教授在用于有效的熱管理和電磁屏蔽的材料方面取得相關進展。該團隊，通過在聚合物襯底上沉積銅顆粒，開發了超薄(15μm)、柔性和多孔的Cu/PLLA纖維膜。采用新穎的丙酮和熱處理工藝，在保持多孔纖維結構的同時，膜的強度顯著提高。其優異的透氣性和超高的導電性使復合材料具有快速的電加熱特性和良好的導熱性能，可有效地進行熱管理。同時，多孔聚合物襯底結構大大增強了導電物質的擴散，提高了膜的電磁干擾屏蔽效果(H波段為7797.98 dB cm
2/g, Ku波段為8072.73 dB cm
2/g)。該復合材料具有較高的柔韌性、透氣性和強度，并具有熱管理和電磁屏蔽功能，在未來的便攜式電子設備和可穿戴一體化服裝中具有很大的潛力。
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