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北航衡利苹《自然·通讯》:基于固-液双连续思路构筑的超薄柔性高效电磁屏蔽-散热复合材料

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-09-10 07:56

主要观点总结

本文介绍了一种新型的高性能纳米复合材料,该材料通过构建固—液双连续导电导热网络,实现了高电导率、热导率和优异的柔韧性的结合。该材料具有超高的电磁屏蔽效能和稳定的电磁屏蔽性能,以及出色的散热能力。这一研究对于现代高集成度电子设备的热管理和电磁干扰屏蔽具有重要意义。

关键观点总结

关键观点1: 研究成果

北京航空航天大学衡利苹教授团队成功制备了一种AP/MBLM纳米复合导电导热薄膜,该材料在保持良好电导率(3984 S/cm)和热导率(13.17 W m -1 K -1 )的同时,展现出了优异的柔韧性和稳定的电磁干扰屏蔽及散热性能。

关键观点2: 材料特点

这种新型薄膜材料通过构建固—液双连续导电导热网络,实现了高效电子和声子通道的建立,从而提高了材料的电磁屏蔽和散热性能。该材料在仅22 μm的厚度下实现了74.6 dB的超高电磁屏蔽效能,并具有出色的散热能力,使LED芯片的中心温度最大降低了15.8°C。

关键观点3: 材料制备

该材料的制备过程包括将MXene纳米片和包覆有海藻酸钠的液态金属(SA-LM)纳米乳液在二甲基亚砜(DMSO)中形成稳定分散液,之后将其与芳纶纳米纤维和聚乙烯醇在DMSO中的分散液共混,形成前驱体溶液。之后通过溶胶—凝胶—成膜转化以及热压工艺形成AP/MBLM异质层状纳米复合薄膜。

关键观点4: 材料的稳定性

AP/MBLM纳米复合薄膜具备极佳的柔韧性,其电磁屏蔽效率在各种严苛条件下(如弯曲、超声波处理、极端温度等)均保持在较高水平。此外,该材料还表现出良好的耐烧蚀能力。

关键观点5: 应用领域

该材料对于现代高集成度电子设备的热管理和电磁干扰屏蔽具有重要意义,可以应用于电子设备、通讯设备、航空航天等领域。


文章预览

背景介绍 在 5G 时代,微型、柔性电子设备由于功率密度的提高,面临电磁干扰(EMI)和热积累的挑战。这些问题严重影响电子设备的可靠性和使用寿命,甚至威胁整个电力系统的安全运行和人类健康。此外,现代高集成度电子设备的内部空间极为有限。因此,开发具有电磁干扰屏蔽和散热双重功能的超薄柔性聚合物复合薄膜至关重要。然而,由于固体导电和导热填料在聚合物基质中难以实现完全接触,为电子和声子等电荷和热载流子建立连续的传导通道一直是一项艰巨的任务。由于固体填料取向不足或周围绝缘基质产生的“笼罩效应”等因素,即使在高填充率下,复合材料的导电性和导热性仍然难以令人满意。此外,由于固体导电填料的刚性,复合材料的柔韧性很容易受到影响。这些刚性填料在聚合物基质中形成的电子和声子通路在恶劣条件下 ………………………………

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