獲得高性能電磁干擾(EMI)屏蔽膜的挑戰是當代電子器件發展中的關鍵努力，該屏蔽膜集中于電磁波吸收，同時保持薄的厚度。在這項研究中，我們成功地設計了基于MXene納米片和Fe3O4納米顆粒的雜化薄膜，具有復雜的電-磁雙梯度結構。通過配備過渡層和反射層的獨特雙梯度結構的協同影響，這些雜化膜表現出良好的阻抗匹配、豐富的損耗機制(歐姆損耗、界面極化和磁損耗)，以及“吸收-反射-再吸收”過程，以實現吸收主導的EMI屏蔽能力。與單一導電梯度結構相比，雙梯度結構有效地增強了單位厚度的吸收強度，從而降低了薄膜的厚度。優化后的薄膜表現出49.98 dB的出色EMI屏蔽效率(SE)，以及0.51的增強吸收系數(A)，厚度僅為180 μm。具有雙梯度結構的薄膜有望用于制作吸收主導的電磁屏蔽材料，突出了先進電磁保護解決方案的潛力。
圖 1. (a)具有電-磁雙梯度結構的A/MX/FO雜化膜的構造策略的示意圖。(MAX和MXene的XRD圖案。(MXene納米片的TEM圖像。(d)裸露ANF和A/MX雜化膜的光學圖像。(f)A/MX雜化膜的橫截面SEM圖像。(g)ANF和A/MX-1薄膜的FTIR光譜。
圖 2. (a)制備的具有不同MXene含量的雜化膜的典型應力-應變曲線。(b)不同雜化膜的電導率。(c) EMI SE，(d)屏蔽效率，(e) SER，SEA和SET，(f)A/MX雜化膜相對于X波段的平均R、A和T系數。
圖3. (A)梯度和均勻導電結構中的A/MX混合膜的示意圖。(b) EMI SE，(c)不同導電梯度結構的A/MX膜的平均功率系數。(d)具有變化的過渡層和反射層的A/MX膜的示意圖。(e)隨著過渡層和反射層的變化，A/MX雜化膜的SER、SEA、SET和(f)相對于X波段的平均功率系數。
圖 4. (A)不同磁結構中的A/MX/Fe3O4雜化膜的示意圖。(b)不同A/MX/Fe3O4樣品的磁滯回線。(c)不同磁梯度結構中的A/MX/Fe3O4雜化膜的EMI SE，(d) SER，SEA，SET和(e)相對于X波段的平均R，A和T系數。(f)將最近文獻中報道的多層結構薄膜的SE/t值與本工作進行比較。
圖 5. 不同入射方向下雜化薄膜的電磁干擾SE:(A)A/MX(5-10-15-90)；(b)具有不同過渡層厚度的A/MX/Fe3O4-H和(c) A/MX/Fe3O4-G，(d) EMI SE和(e) R值。(f)在不同條件下處理之前和之后，A/MX/Fe3O4-G雜化膜的平均SET和SET保持率。
圖 6. (a)A/MX(5-10-15-90)、A/MX/Fe3O4-H和A/MX/Fe3O4-G中不同磁梯度對應的模型的功率損耗，(b)模擬的R，(c) A和(d)雜化膜的T系數。(e)用于高效EMI屏蔽的A/MX/Fe3O4混合膜的協同電磁雙梯度結構示意圖。
相關科研成果由東華大學Zhaoling Li, 江南大學Hao Jia等人于2024年發表在Journal of Colloid and Interface Science（https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.08.216）上。原文：Electric-magnetic dual-gradient structure design of thin MXene/Fe3O4 films for absorption-dominated electromagnetic interference shielding
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.08.216
轉自《石墨烯研究》公眾號
