对于现代集成电子器件而言，开发具有优异柔韧性和优异热管理性能的高效电磁干扰屏蔽复合膜至关重要，但也具有挑战性。本文采用了一种简单的两步真空过滤法来制备具有非对称层状结构的超薄、柔性和多功能纤维素纳米纤维(CNF)基复合薄膜。该非对称层状结构由低电导率CoFe₂O₄@MXene/CNF层和高导电银纳米线(AgNWs)/CNF层组成。由于阻抗匹配层和屏蔽层的合理放置，以及电损耗和磁损耗的协同作用，制备的复合膜在厚度仅为0.1 mm时，其电磁屏蔽效能(SE)高达73.3 dB，平均EMI SE为70.9 dB，反射效率为4.9 dB。即使遭受持续的物理变形和长期的化学攻击，也能获得足够可靠的电磁干扰SE(超过95%的保留)。此外，制备的薄膜表现出非凡的柔韧性，强大的机械性能和令人满意的热管理能力。这项工作为开发具有诱人的热管理能力的高性能EMI屏蔽膜提供了可行的策略，所得薄膜在航空航天、人工智能、先进电子、隐身技术和国防工业中，即使在恶劣环境下也具有广泛的应用潜力。
 

图1  (a) CoFe₂O₄@MXene杂化和(b)非对称层状CoFe₂O₄@MXene/CNF- agnws /CNF复合膜的制备工艺。(c)具有灵活性的照片示意图。 
 
图2. (a)多层Ti₃C₂T_x和(b)单层Ti₃C₂T_x的SEM图像。(c)分层Ti₃C₂T_x纳米片的TEM图像。 (d)单层Ti₃C₂T_x的HRTEM图像。(e-f) Ti₃C₂T_x-CNT@C膜的截面SEM图像。(g) Ti₃C₂T_x-CNT@C膜的EDX图像。(h) Ti₃C₂T_x-CNT@C膜的TEM图像，(i) EDX映射的STEM图像，表明Ti₃C₂T_x-CNT@C膜的(j) C， (k) N， (l) O， (m) F和(N) Ti元素的分布。 
 
图3 (a)上、下侧面的数字照片，(b) L5的低倍扫描电镜横断面图像。(c, c’)上部和(d, d’)下部的高倍截面SEM图像，(e) L5的截面元素映射图。(f−h)上侧面和(j−l)下侧面的表面SEM图像，(i)上侧面和(m)下侧面的表面EDS映射图像。 
 
图4. (a) CNF和Hx的SE_T。(b) SE_T， (c) SE_R和SE_A， (d) EMI SE， (e) SE_R/SE_T和SE_A/SA_T， (f) L_x的功率系数。(g);(h) SE_R和SE_A;(i)当EMW从不同方向入射时，L5的R、A和T。 
 
图5。(a) SE_T与L5与既往报道的EMI屏蔽复合膜的厚度比较。(b) L5与其他报道的EMI屏蔽膜(包括SE_T、SE_R、R、SE_A/SE_T和SSE)的综合比较。(c)非对称层状复合膜的电磁屏蔽机理。(d)特斯拉线圈系统电路图和特斯拉线圈系统在实际应用中的数字照片(e)没有L5和(f)有L5。 
 
图6 (a)拉伸应力-应变代表曲线，(b)拉伸强度，(c)断裂伸长率和Lx拉伸模量。(d) L5在1000个循环反复弯曲-释放变形前后的EMI SE变化和(e)相对电阻变化(ΔR/R₀)作为弯曲循环的函数。(f)超声波处理60 min、(g)胶带剥离500个循环、(h)分别在强HCl (pH 2.0)和NaOH (pH 12.0)溶液中浸泡24 h后的EMI SE变化。(i)接受上述测试的L5平均SET和保留率。
 
      相关科研成果由西安理工大学材料科学与工程学院Penggang Ren和Fang Ren等于2022年发表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.2c12555)上。原文：Multifunctional CoFe₂O₄@MXene-AgNWs/Cellulose Nanofiber Composite Films with Asymmetric Layered Architecture for High Efficiency Electromagnetic Interference Shielding and Remarkable Thermal Management Capability。

转自《石墨烯研究》公众号