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中科院苏州纳米所Carbon:SWCNT调制的耐折叠夹心结构石墨烯薄膜,用于高性能电磁干扰屏蔽

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  • 时间:2020-03-16 11:45:35

 

       本文要点:

       1、通过有效且简易方法制备具有互连多孔层状夹层结构的轻质SWCNT /石墨烯薄膜(SGF)。

       2、具有显着的耐折叠性和EMI屏蔽性能。

 

       一、成果简介

       宏观组装的碳基材料在高性能电磁干扰(EMI)屏蔽方面显示出巨大潜力。然而,如何实现具有优异的可折叠性和高效屏蔽的组合功能(对于实现高性能至关重要)仍然是一个挑战。本文中国科学院苏州纳米所李清文研究员与张永毅研究员DongmeiHu(同为通讯作者)等研究人员在Carbon期刊发表名为“SWCNT-modulated folding-resistant sandwich-structured graphene film for high-performance electromagnetic interference shielding”的论文,研究通过以石墨烯层之间为骨架焊接SWCNT来开发具有互连的多孔层状夹心结构的轻质单壁碳纳米管(SWCNT)/石墨烯膜(SGF)。

       这种特殊的结构使SGF在反复折叠1000次后仍具有出色的耐折叠性能,而在结构,机械和电气性能上没有任何明显的变化。同时,具有出色的EMI屏蔽效果。由于SWCNT和石墨烯网络的高电导率以及在SGF的中间层中建立的多反射,所得的SGF达到了80dB。这项研究为具有高折叠和屏蔽特性的碳基EMI屏蔽材料的设计和制造提供有用的指导。

       二、图文导读

图1. (a)SGF结构的概念设计方案(b)横截面SEM图像。(c)SGF的可逆折叠和EMI屏蔽的示意图。

图2. (a)SGF制备过程的示意图。SWCNTs / GO膜的横截面SEM图像(b),在400°C退火的SGF(c),在2800°C退火的SGF(d)及其放大倍数(e)。(f)在退火过程中SGF膨胀的概念化机制。(g)GO薄膜,SWCNT和SWCNTs / GO薄膜的TGA曲线。SWCNTs / GO薄膜和SGF在不同温度下退火的XRD图谱(h)和拉曼光谱(i)。

图3. SGF折叠性能。

图4.(a)用于EMI SE测试的频谱分析仪的示意图。(b)在2800°C退火的GF和SGF样品的EMI屏蔽性能。(c)在不同温度下退火的SGF-10的EMI SE。(d)屏蔽性能比较。

图5. GF和SGF样品在2800°C退火(a)和SGF-10在不同温度下退火(b)的SE T,SE R和SE A的比较。(c)EMI屏蔽机制。

       三、小结

       总之,研究克服了将优异的耐折叠性和高EMI屏蔽性能集成到一种具有相互连接的多孔层状结构的宏观碳基材料中的挑战,其中SWCNT被紧密焊接在石墨烯层上以起到连接和支撑的作用。独特的结构使所得的SGF耐折叠,即使反复折叠1000次后,SGF仍保持出色的结构,机械和电气稳定性。此外,在SGF的中间层中还建立了多次反射,从而产生了约200瓦的出色EMI屏蔽效果。相信SGF设计策略将有助于设计具有高抗折叠性和出色屏蔽性能的碳基EMI屏蔽材料和器件。

       文献:SWCNT-modulated folding-resistant sandwich-structured graphene film for high-performance electromagnetic interference shielding

       作者:HuiliFu,ZhengpengYang,YongyiZhang,MengZhu,YuanhengJia,ZhuoChao,DongmeiHu,QingwenLi。

       链接:https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.02.081