基于3D打印技術(shù)的MXene/納米纖維素復(fù)合支架實(shí)現(xiàn)可調(diào)電磁屏蔽性能

來(lái)源：高分子科學(xué)前沿

近年來(lái)，5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和智能傳感發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用于便攜式智能設(shè)備、航空航天和軍事領(lǐng)域。產(chǎn)生的電磁波對(duì)身體可能會(huì)導(dǎo)致傷害，也可能引起通訊設(shè)備的故障。因此，有必要開(kāi)發(fā)高效、可調(diào)、輕質(zhì)和耐用的電磁干擾屏蔽材料，以減輕電磁干擾或輻射的危害。此外，為了應(yīng)對(duì)電子設(shè)備的小型化趨勢(shì)，未來(lái)的電磁干擾屏蔽材料需要滿足三維尺度上的可定制化。然而，高度的可定制性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料制造策略來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

鑒于此，北京林業(yè)大學(xué)馬明國(guó)教授和齊魯工業(yè)大學(xué)吉興香教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種基于3D打印技術(shù)的可調(diào)制輕質(zhì)的MXene/納米纖維素復(fù)合支架，該支架實(shí)現(xiàn)可調(diào)電磁屏蔽性能。通過(guò)3D打印直接墨水書寫技術(shù)來(lái)制備復(fù)合支架，所制備的MXene/納米纖維素復(fù)合支架的具有宏觀到微觀孔尺度的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在X波段表現(xiàn)出約110 dB的最佳EMI屏蔽效能，優(yōu)于許多已報(bào)道的EMI屏蔽材料。通過(guò)調(diào)節(jié)打印參數(shù)，可以獲得具有6.8-110 dB的廣范圍可調(diào)EMI值。此外，該支架在超寬帶千兆赫頻段(8.2-40 GHz)的EMI屏蔽效能可達(dá)45 dB以上。更重要的是，3D打印技術(shù)賦予材料設(shè)計(jì)靈活性，能夠設(shè)計(jì)出與屏蔽元件大小形狀相匹配的屏蔽件，在模擬電磁屏蔽實(shí)際應(yīng)用能力得到了驗(yàn)證。3D打印技術(shù)打印出的具有優(yōu)異性能的復(fù)合支架為小型化便攜式設(shè)備和GHz電磁屏蔽應(yīng)用提供了巨大的潛力。

相關(guān)工作以“3D Printing of Customizable and Lightweight Multilayer MXene/Nanocellulose Architectures for Tunable Electromagnetic Interference Shielding via Direct Ink Writing”為題發(fā)表在工程技術(shù)領(lǐng)域國(guó)際期刊Chemical Engineering Journal上。論文的第一作者為北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士研究生陳蕾，通訊作者為齊魯工業(yè)大學(xué)吉興香教授、北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院馬明國(guó)教授和麥田博士生。該研究工作得到了北京市科技新星計(jì)劃交叉合作課題和硅基材料安徽省實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金課題的資助。

圖1. 3D打印MXene/納米纖維素復(fù)合支架實(shí)現(xiàn)可調(diào)電磁屏蔽性能

圖2. 3D打印MXene/納米纖維素復(fù)合支架的制備過(guò)程

圖3. 3D打印MXene/納米纖維素復(fù)合支架的電磁屏蔽性能

圖4. 3D打印MXene/納米纖維素復(fù)合支架的應(yīng)用

論文信息：
Lei Chen, Tian Mai, Xing-Xiang Ji, Pei-Lin Wang, Meng-Yu Qi, Qi Liu, Yan Ding, Ming-Guo Ma. 3D Printing of Customizable and Lightweight Multilayer MXene/Nanocellulose Architectures for Tunable Electromagnetic Interference Shielding via Direct Ink Writing. Chem. Eng. J. 2023, 476, 146652
原文鏈接
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146652