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

來源：高分子科學(xué)前沿

近年來，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)生的電磁波對身體可能會導(dǎo)致傷害，也可能引起通訊設(shè)備的故障。因此，有必要開發(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)對電子設(shè)備的小型化趨勢，未來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)計對于傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料制造策略來說仍然是一個挑戰(zhàn)。

鑒于此，北京林業(yè)大學(xué)馬明國教授和齊魯工業(yè)大學(xué)吉興香教授團(tuán)隊(duì)報道了一種基于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3D打印直接墨水書寫技術(shù)來制備復(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)于許多已報道的EMI屏蔽材料。通過調(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)計靈活性，能夠設(shè)計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)院馬明國教授和麥田博士生。該研究工作得到了北京市科技新星計劃交叉合作課題和硅基材料安徽省實(shí)驗(yàn)室開放基金課題的資助。

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