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陜科大高黨鴿教授、馬建中教授團(tuán)隊(duì)《ACS AMI》:利用廢革屑水解物制備高吸收低反射、多功能柔性電磁屏蔽納米纖維薄膜材料
2022-08-24  來(lái)源：高分子科技

  隨著電子信息技術(shù)以及可穿戴電子設(shè)備的發(fā)展，給人們帶來(lái)了高效、便利的生活，同時(shí)也引發(fā)了電磁輻射、電磁干擾等問(wèn)題，不僅嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行和信息的安全傳遞，而且危害人體健康。傳統(tǒng)金屬電磁屏蔽材料柔韌性差、剛度大、質(zhì)量重，難以滿足柔性電子設(shè)備的發(fā)展；通過(guò)反射機(jī)制屏蔽電磁波也會(huì)造成二次污染。隨著新一代柔性電子設(shè)備智能化、便攜化、可穿戴化及綠色化的發(fā)展，高吸收低反射、多功能柔性電磁屏蔽復(fù)合薄膜備受關(guān)注。


  陜西科技大學(xué)高黨鴿教授、馬建中教授團(tuán)隊(duì)以皮革生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢革屑為原料，將其酸水解制得廢革屑水解物（HWLS），進(jìn)而與聚丙烯腈（PAN）、鈷基金屬有機(jī)框架（ZIF-67）通過(guò)靜電紡絲法和高溫碳化法，制備了高吸收低反射、多功能柔性電磁屏蔽納米纖維薄膜（Co@CNF）（圖1）。經(jīng)800 ℃下碳化，該納米纖維薄膜的電導(dǎo)率為40 S/m，電磁屏蔽效能為25.2 dB，具有良好的屏蔽性能。電磁屏蔽薄膜的吸收系數(shù)為0.57，是以吸收為主的電磁屏蔽材料，可有效降低電磁輻射的二次污染（圖2）。


  此外，在1V低電壓下，納米纖維薄膜的表面溫度可由29.8 ℃上升到41.5 ℃；隨著供給電壓的提高，薄膜溫度也隨之增加，當(dāng)供給電壓達(dá)到9V時(shí)，在20 s的時(shí)間內(nèi)薄膜的表面溫度可由29.8 ℃增加到180 ℃，保證了電磁屏蔽薄膜在寒冷條件下的正常使用（圖3）。

 

圖1 納米纖維薄膜的制備示意圖 


圖2.不同碳化溫度Co@CNF納米纖維薄膜的 (a) 電導(dǎo)率， (b) 電磁屏蔽效能， (c) SET、SER、SEA， (d) CNF-800和Co@CNF-800納米纖維薄膜R、A、T值的比較，  (e) 特斯拉線圈點(diǎn)亮小燈泡， (f) 放置Co@CNF納米纖維薄膜后特斯拉線圈未能點(diǎn)亮小燈泡。


圖3 (a) 在1-9 V電壓下薄膜表面溫度變化曲線， (b) 改變電壓時(shí)薄膜表面溫度變化梯度曲線， (c) 在3V電壓下薄膜的加熱循環(huán)穩(wěn)定性曲線， (d) 從1V到9V電壓變化時(shí)薄膜表面溫度變化的紅外熱成像數(shù)碼照片。


  相關(guān)成果以“Absorption-dominant, low-reflection multifunctional electromagnetic shielding material derived from hydrolysate of waste leather scraps”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（10.1021/acsami.2c10787）期刊上。論文第一作者為陜西科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院高黨鴿教授，通訊作者是陜西科技大學(xué)高黨鴿教授和馬建中教授。本研究工作得到了國(guó)家自然基金（21878182）、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃杰出青年基金（2020-JC-47）、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021GY-200）、陜西省“高層次人才特殊支持計(jì)劃”和陜西省創(chuàng)新能力支撐計(jì)劃（2021TD-16）的資助和支持。


  原文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c10787

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