导读:柔性轻量化、厚度最小、机械性能优异、可靠性优异的高性能电磁干扰屏蔽材料是第五代(5G)通信领域的高度要求,但制造难度极高。本文制备了一种超薄致密碳纳米管(CNT)膜,具有优异的机械性能和超高的屏蔽效能。在完全去除原始碳纳米管膜中的杂质后,极性分子诱导的单个碳纳米管中的电荷分离会导致碳纳米管-碳纳米管的强吸引力,抗拉强度高达822±21 MPa,电导率高达902,712 S/m,密度仅为1.39 g cm-3。此外,这种碳纳米管薄膜在强酸/碱、高温和高湿度条件下使用较长时间后表现出良好的可靠性。在目前具有代表性的屏蔽材料中,它的整体性能是最好的,代表了在可穿戴电子产品和5G通信应用中制备屏蔽膜的关键突破。
近日,中国科学院深圳先进技术研究院材料所(筹)研究员孙蓉团队在ACS Nano上以Ultrathin Densified Carbon Nanotube Film with “Metal-like” Conductivity, Superior Mechanical Strength, and Ultrahigh Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness为题发表最新研究成果。
通过对原始碳纳米管膜的净化和对纯化碳纳米管膜的致密化,制备了具有优异EMI屏蔽性能的超薄、柔韧、坚固的致密碳纳米管膜。净化过程提高了碳纳米管的质量,随后的致密化大大改善了单个管与管之间的相互作用,从而显著提高了机械强度和电导率,并证明致密化碳纳米管薄膜具有优越的电磁干扰。致密化CNT薄膜厚度仅为1.85μm,密度为1.39 g cm-3,抗拉强度高达822±21 MPa,电导率高达902712 S/m。同时,在4-18 GHz的宽频范围内,覆盖c波段、x波段、ku波段的EMI SE均超过51 dB,膜厚14.7μm的EMI SE进一步达到101 dB。据我们所知,这是迄今为止在相同厚度的碳基屏蔽材料中报道的最高值。该研究工作为开发超薄轻质高性能屏蔽膜提供了新的方法。
论文链接 :https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c06971
此外,本文还研究了CNT膜在电子器件中的近场屏蔽性能,发现CNT膜在0.5 - 6ghz低频下近场SE大于20db。此外,致密化的CNT膜在强酸/碱、高温、高湿等恶劣环境下表现出良好的可靠性和优异的稳定性,远远优于金属、氙等其他导电屏蔽材料图1 致密化碳纳米管屏蔽膜的制备及其与电磁波相互作用示意图页面更新:2024-03-16
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