在快速發展的當代社會,電子設備的廣泛使用帶來了極大的便利。然而,由信號輻射產生的電磁干擾(EMI)會對電子系統造成嚴重的損害,此外,長時間接觸電磁波會影響人體健康,為了減輕與電磁輻射相關的風險,電磁干擾屏蔽材料的開發已經引起了相當大的關注。近年來,金屬和氧化物、聚合物復合材料、和碳基材料等多種材料作為電磁干擾屏蔽材料得到了廣泛的研究。金屬以其優異的導電性和高導熱性而聞名,經常被用作電磁干擾屏蔽材料然而,它們在現代輕量化電子產品中的應用受到其腐蝕性,高密度和難以加工的限制。
與金屬材料相比,新型聚合物基材料具有許多優點,包括輕質、耐化學、耐候性和良好的物理性能然而,導電高分子材料的制備工藝復雜,成本高,且不可回收利用。碳材料由于其輕質、優異的導電性、柔韌性和穩定的化學性質,在電磁屏蔽材料領域引起了相當大的關注與全球能源挑戰相一致,具有卓越電磁屏蔽性能的可再生材料的開發有望取代不可再生材料。
近年來,對具有高屏蔽效率(SE)的超薄碳化木基薄膜(CWF)的需求日益增長,以取代不可再生的替代品。研究人員的目標是增強CWF材料的電磁波吸收,提高電磁干擾(EMI) SE,以減少反射電磁波的二次污染。近日,南京林業大學蔣少華教授、中國科學院山西煤炭化學研究所張國營教授和德國哥廷根大學張凱教授等人合作報道了在水性環氧樹脂(EP)和Co/Zn-MOF (ZIF-67/8)的混合溶液中,對木材進行熱壓和碳化,得到了厚度為120 μm的碳化木基復合膜(CWF/EP/Co)。CWF/EP/Co薄膜具有優異的導電性(105 S cm?1),在200 μm厚度下具有優異的EMI SE (73 dB)。值得注意的是,CWF/EP/Co薄膜在X波段的電磁屏蔽效能(SSE/t)達到15833.3 dB·cm2·g?1,是所有木基電磁屏蔽材料中報道的最高值。CWF/EP/Co膜具有較高的吸收系數(A),達到0.4,表明其對電磁波的吸收效果較好。通過有限元分析驗證了大尺寸(170 mm×170 mm)墻紙的電磁干擾屏蔽效果。此外,CWF/EP/Co薄膜具有良好的力學性能和有效的焦耳加熱性能。這種屏蔽膜在建筑物和智能家居等應用中顯示出潛力,提供EMI屏蔽和變暖效果。相關工作以“MOF@wood Derived Ultrathin Carbon Composite Film for Electromagnetic Interference Shielding with Effective Absorption and Electrothermal Management”為題發表在國際著名期刊 《Advanced Functional Materials》上。
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