电子材料院团队开发出高性能柔性液态金属复合屏蔽材料

2021-07-02 10:35:47 作者：深圳先进电子材料国际创新研究院来源：深圳先进电子材料国际创新研究院分享至：

近日，中国科学院深圳先进技术研究院、深圳先进电子材料国际创新研究院在Chemical Engineering Journal期刊以Flexible liquid metal/cellulose nanofiber composites film with excellent thermal reliability for highly efficient and broadband EMI shielding为题发表了研究成果（DOI: 10.1016/j.cej.2021.129962），硕士生廖思远为论文第一作者，万艳君副研究员和朱朋莉研究员为共同通讯作者。

柔性、高效电磁屏蔽材料在电子器件，信息通讯等领域具有重要意义，传统金属屏蔽材料，包括金属框、金属板和金属网等都受刚性大和不易弯折等缺点限制。为此，研究人员选取柔性的液态金属（Liquid Metal，LM）为填料，纤维素纳米纤维（Cellulose Nanofiber，CNF）为基体，利用LM优异的流动性，在剪切力作用下，LM被分散成小液滴，其表面与空气接触会被氧化生成绝缘的氧化镓壳，同时与富含-OH和-COOH的CNF相互作用，经冷冻干燥形成稳定的LM/CNF复合物。通过机械压膜，相互隔离和绝缘的LM液滴被挤破重新形成导电通路，获得了具有层间结构的LM/CNF复合屏蔽膜。具有多层电子传输路径的LM/CNF复合膜电导率高达96000 S/m，在4-18 GHz的宽频范围内，电磁屏蔽效能高达65 dB（300 ?m）。120 oC热处理8小时后，电磁屏蔽效能依然保持稳定。采用建模仿真，进一步证实LM/CNF复合膜以反射损耗为主的屏蔽机理，这与实验结果一致。

此外，在前期工作中，研究团队设计制备了一系列高效、轻质、柔性的电磁屏蔽材料，并对相关电磁屏蔽机理进行了深入的探讨。开展的工作包括超高强度致密化碳纳米管薄膜（Wan YJ, et al ACS Nano 2020, 14, 14134-14145），轻质、耐腐蚀的碳包覆银纳米线杂化海绵屏蔽材料（Wan YJ, et al, Small, 2018, 1800534），以及具有高化学稳定性的MXene屏蔽材料（Wan YJ, et al, Chemical Engineering Journal, 2021, 408, 127303）等，为新型屏蔽材料的发展提供了有力的理论与技术支撑。

相关工作得到了科技部重点研发专项（2016YFA0202702）、广东省基础与应用基础研究基金（2019A1515111034）、深圳先进院优秀青年基金（Y8G028）等项目的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721015461