成果简介
随着现代信息技术的快速发展，电磁波已成为一种新型的污染源，因此迫切需要一种高效的电磁干扰（EMI）屏蔽材料来控制电磁污染。其中，EMI屏蔽材料在许多领域都要求轻量化、高效耐用。本文，苏州科技大学周兴副教授团队在《Colloid Surface A》期刊发表名为“Tough and durable silver-plated graphene oxide/polyurethane composite foam for efficient electromagnetic shielding”的论文，研究将镀银氧化石墨烯（GO@Ag）作为导电填料添加到聚氨酯（PU）基体中，并通过共泡获得了具有优良导电网络结构的复合EMI屏蔽材料。
导电网络结构为复合屏蔽材料提供了高的EMI屏蔽效能（EMI SE）和良好的机械性能。当GO@Ag的含量为15%时，EMI SE达到29.4 dB，比EMI SE（SSE）达到237.9 dB×cm3×g-1。反射是复合屏蔽材料的主要屏蔽机制。良好的传导性使得屏蔽材料和空气的阻抗不匹配。当电磁波接触到屏蔽材料时，就会发生反射效应。此外，这项工作为航空航天、精密电子和轻型设备等领域的EMI屏蔽提供了新的研究方向。
图文导读
图1.（a） GO@Ag/聚氨酯泡沫的制备工艺。（b） 花朵上的GO@Ag/PU泡沫照片，以证明其重量轻。（c） GO@Ag/聚氨酯泡沫在2.5 N重量的压力下的照片。
图2.描述了GO@Ag的制备工艺。
图3。显示了GO@Ag纳米颗粒的形貌和结构信息
图4.（a） GO@Ag纳米粒子电导率测试。（b） GO@Ag电导率特性。
图5：（a）GO@Ag/PU泡沫-3、GO@Ag/PU泡沫-7、GO@Ag/PU泡沫-11、GO@Ag/PU泡沫-15和GO@Ag/PU泡沫-19的EMI SE值。(b)GO@Ag/PU泡沫-3、(c)GO@Ag/PU泡沫-7、(d)GO@Ag/PU泡沫-11、(e)GO@Ag/PU泡沫-15和(f)GO@Ag/PU泡沫-19的EMI SET、SEA、SER。
图6.建议的GO@Ag/PU泡沫的EMI屏蔽机制。
小结
综上所述，这项工作设计了GO@Ag纳米颗粒和PU基体的共同发泡技术，以获得具有高导电性的复合EMI屏蔽泡沫。结果发现，GO@Ag在PU基体中形成了良好的网络结构，这对复合泡沫的EMI SE和机械性能有积极的改善。复合屏蔽泡沫的EMI SE达到29.4 dB，SSE达到237.9 dB×cm3×g-1。本研究的创新之处在于将导电纳米颗粒与基体相结合，与原来在泡沫表面加载导电填料相比，大大增强了复合泡沫结构的稳定性和实用性。
在本文的工作中，反射防护罩占据了整个防护罩的主要部分，而反射的电磁波会对环境造成二次污染。因此，开发具有高吸收效果的复合屏蔽器仍是研究的重点。本研究的局限性在于，AgNO3成本高、毒性大，在制备过程中存在潜在的安全隐患。如果将其大量用于工业生产，也将面临挑战。在未来的研究中，这种复合屏蔽泡沫还可以被赋予更多的特性，如阻燃性、防污性能等，并向多元化的领域发展。多功能复合屏蔽泡沫的设计是一个宝贵的研究方向。本研究中的复合屏蔽泡沫在航空航天材料、便携式电子设备和轻质可穿戴设备的电磁屏蔽领域具有较高的应用价值。
文献：https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.131994
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