获得高性能电磁干扰(EMI)屏蔽膜的挑战是当代电子器件发展中的关键努力，该屏蔽膜集中于电磁波吸收，同时保持薄的厚度。在这项研究中，我们成功地设计了基于MXene纳米片和Fe3O4纳米颗粒的杂化薄膜，具有复杂的电-磁双梯度结构。通过配备过渡层和反射层的独特双梯度结构的协同影响，这些杂化膜表现出良好的阻抗匹配、丰富的损耗机制(欧姆损耗、界面极化和磁损耗)，以及“吸收-反射-再吸收”过程，以实现吸收主导的EMI屏蔽能力。与单一导电梯度结构相比，双梯度结构有效地增强了单位厚度的吸收强度，从而降低了薄膜的厚度。优化后的薄膜表现出49.98 dB的出色EMI屏蔽效率(SE)，以及0.51的增强吸收系数(A)，厚度仅为180 μm。具有双梯度结构的薄膜有望用于制作吸收主导的电磁屏蔽材料，突出了先进电磁保护解决方案的潜力。
 
 
图 1. (a)具有电-磁双梯度结构的A/MX/FO杂化膜的构造策略的示意图。(MAX和MXene的XRD图案。(MXene纳米片的TEM图像。(d)裸露ANF和A/MX杂化膜的光学图像。(f)A/MX杂化膜的横截面SEM图像。(g)ANF和A/MX-1薄膜的FTIR光谱。
 
 
图 2. (a)制备的具有不同MXene含量的杂化膜的典型应力-应变曲线。(b)不同杂化膜的电导率。(c) EMI SE，(d)屏蔽效率，(e) SER，SEA和SET，(f)A/MX杂化膜相对于X波段的平均R、A和T系数。
 
 
图3. (A)梯度和均匀导电结构中的A/MX混合膜的示意图。(b) EMI SE，(c)不同导电梯度结构的A/MX膜的平均功率系数。(d)具有变化的过渡层和反射层的A/MX膜的示意图。(e)随着过渡层和反射层的变化，A/MX杂化膜的SER、SEA、SET和(f)相对于X波段的平均功率系数。
 
 
图 4. (A)不同磁结构中的A/MX/Fe3O4杂化膜的示意图。(b)不同A/MX/Fe3O4样品的磁滞回线。(c)不同磁梯度结构中的A/MX/Fe3O4杂化膜的EMI SE，(d) SER，SEA，SET和(e)相对于X波段的平均R，A和T系数。(f)将最近文献中报道的多层结构薄膜的SE/t值与本工作进行比较。
 
 
图 5. 不同入射方向下杂化薄膜的电磁干扰SE:(A)A/MX(5-10-15-90)；(b)具有不同过渡层厚度的A/MX/Fe3O4-H和(c) A/MX/Fe3O4-G，(d) EMI SE和(e) R值。(f)在不同条件下处理之前和之后，A/MX/Fe3O4-G杂化膜的平均SET和SET保持率。
 
 
图 6. (a)A/MX(5-10-15-90)、A/MX/Fe3O4-H和A/MX/Fe3O4-G中不同磁梯度对应的模型的功率损耗，(b)模拟的R，(c) A和(d)杂化膜的T系数。(e)用于高效EMI屏蔽的A/MX/Fe3O4混合膜的协同电磁双梯度结构示意图。
 
       相关科研成果由东华大学Zhaoling Li, 江南大学Hao Jia等人于2024年发表在Journal of Colloid and Interface Science（https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.08.216）上。原文：Electric-magnetic dual-gradient structure design of thin MXene/Fe3O4 films for absorption-dominated electromagnetic interference shielding
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.08.216

转自《石墨烯研究》公众号