在快速发展的当代社会,电子设备的广泛使用带来了极大的便利。然而,由信号辐射产生的电磁干扰(EMI)会对电子系统造成严重的损害,此外,长时间接触电磁波会影响人体健康,为了减轻与电磁辐射相关的风险,电磁干扰屏蔽材料的开发已经引起了相当大的关注。近年来,金属和氧化物、聚合物复合材料、和碳基材料等多种材料作为电磁干扰屏蔽材料得到了广泛的研究。金属以其优异的导电性和高导热性而闻名,经常被用作电磁干扰屏蔽材料然而,它们在现代轻量化电子产品中的应用受到其腐蚀性,高密度和难以加工的限制。
与金属材料相比,新型聚合物基材料具有许多优点,包括轻质、耐化学、耐候性和良好的物理性能然而,导电高分子材料的制备工艺复杂,成本高,且不可回收利用。碳材料由于其轻质、优异的导电性、柔韧性和稳定的化学性质,在电磁屏蔽材料领域引起了相当大的关注与全球能源挑战相一致,具有卓越电磁屏蔽性能的可再生材料的开发有望取代不可再生材料。
近年来,对具有高屏蔽效率(SE)的超薄碳化木基薄膜(CWF)的需求日益增长,以取代不可再生的替代品。研究人员的目标是增强CWF材料的电磁波吸收,提高电磁干扰(EMI) SE,以减少反射电磁波的二次污染。近日,南京林业大学蒋少华教授、中国科学院山西煤炭化学研究所张国营教授和德国哥廷根大学张凯教授等人合作报道了在水性环氧树脂(EP)和Co/Zn-MOF (ZIF-67/8)的混合溶液中,对木材进行热压和碳化,得到了厚度为120 μm的碳化木基复合膜(CWF/EP/Co)。CWF/EP/Co薄膜具有优异的导电性(105 S cm−1),在200 μm厚度下具有优异的EMI SE (73 dB)。值得注意的是,CWF/EP/Co薄膜在X波段的电磁屏蔽效能(SSE/t)达到15833.3 dB·cm2·g−1,是所有木基电磁屏蔽材料中报道的最高值。CWF/EP/Co膜具有较高的吸收系数(A),达到0.4,表明其对电磁波的吸收效果较好。通过有限元分析验证了大尺寸(170 mm×170 mm)墙纸的电磁干扰屏蔽效果。此外,CWF/EP/Co薄膜具有良好的力学性能和有效的焦耳加热性能。这种屏蔽膜在建筑物和智能家居等应用中显示出潜力,提供EMI屏蔽和变暖效果。相关工作以“MOF@wood Derived Ultrathin Carbon Composite Film for Electromagnetic Interference Shielding with Effective Absorption and Electrothermal Management”为题发表在国际著名期刊 《Advanced Functional Materials》上。
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