成果简介
为满足便携式和小型化电子产品日益增长的需求，开发具有优异电磁干扰（EMI）屏蔽和增强热管理能力的柔性薄膜是非常必要的。本文，南洋理工大学Edwin Hang Tong Teo等研究人员在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Flexible Graphene/MXene Composite Thin Films for High-Performance Electromagnetic Interference Shielding and Joule Heating”的论文，研究通过简便的真空辅助过滤方法，将 MXene 纳米片与三维多孔石墨烯薄膜整合在一起，制备出了具有独特结构、优异柔韧性和出色 EMI 屏蔽能力的石墨烯/MXene（G/M）复合薄膜。
值得注意的是，所获得的厚度为 100 μm 的 G/M 复合薄膜具有高达 96.3 dB 的 EMI 屏蔽效果。这种出色的 EMI 屏蔽性能归功于 MXene 层的皱褶结构与石墨烯薄膜的多孔互连网络之间的协同效应，从而确保了优异的导电性和机械性能。此外，聚合物改性的 G/M 复合薄膜在低驱动电压下具有出色的电热转换能力。这项研究为柔性复合薄膜的制造提供了一种简便的策略，可在下一代微型柔性电子产品中实现实用的电磁干扰屏蔽和热管理应用。
图文导读
图1. (a) G/M 复合薄膜的制作示意图。(b) 不同弯曲角度下 G/M 复合薄膜的数码照片。弯曲半径为 1.7 厘米的 G/M 薄膜的重复弯曲周期：(c) 第1次、(d) 第 1000 次、(e) 第 2000 次和 (f) 第 3000 次。(d)、(e)和(f)的插图是 G/M 薄膜在相应弯曲周期后的放大图。
图2. MXene、多孔石墨烯薄膜和G/M复合薄膜的形态和微观结构
图3. (a) MXene、多孔石墨烯薄膜和 G/M 复合薄膜的 XRD 光谱。(b) MXene 薄膜的 XPS 勘测光谱。MXene 薄膜的高分辨率 (c) C 1s 和 (d) Ti 2p 光谱。
图4. MXene 薄膜、多孔石墨烯薄膜和 G/M 复合薄膜的 EMI 屏蔽性能。
图5. (a) M-14、G-71 和各种 G/M 复合薄膜的 SET、SEA 和 SER 比较。(b) M-14、G-71 和 G/M 复合薄膜在 10.3 GHz 频率下的功率系数。(c) G/M 复合薄膜的 EMI 屏蔽机制示意图。以 SET（d）和 SSE/t（e）作为厚度函数的各种材料的 EMI 屏蔽性能比较。
图6. G/M/P 复合薄膜的焦耳加热性能。
小结
总之，通过真空辅助过滤方法将 MXene 纳米片与三维多孔石墨烯薄膜集成在一起，证明了一种简便的策略，可以制造出具有出色电磁干扰屏蔽性能和可控焦耳热能力的柔性 G/M 复合薄膜。得益于褶皱 MXene 结构和石墨烯薄膜互连多孔网络的协同效应，所获得的 G/M 复合薄膜在厚度较小（≤100 μm）的情况下表现出优异的导电性和柔韧性。G/M 复合薄膜的 EMI SET 值和 SSE/t 值分别高达 96.3 dB 和 12,104 dB cm2 g-1，是目前报道的各种厚度相当的屏蔽材料中的最高值。根据对 G/M 复合薄膜的 SEA、SER、SET、R 和 A 值的系统比较，提出了 G/M 复合薄膜的反射主导屏蔽机制。此外，聚合物改性的 G/M 复合薄膜可实现可控焦耳加热性能，具有驱动电压低、热响应快、长期稳定等特点，显示出卓越的电热转换效率。因此，具有优异柔韧性和机械性能的 G/M 复合薄膜在下一代电子产品的实际 EMI 屏蔽和热管理应用中大有可为。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c02925
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
