高性能柔性液態金屬復合屏蔽材料的研究獲進展

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院、深圳先進電子材料國際創新研究院孫蓉團隊在Chemical Engineering Journal上，發表了題為Flexible liquid metal/cellulose nanofiber composites film with excellent thermal reliability for highly efficient and broadband EMI shielding的研究成果，碩士生廖思遠為論文第一作者，副研究員萬艷君和研究員朱朋莉為論文的共同通訊作者。

　　柔性、高效電磁屏蔽材料在電子器件、信息通訊等領域具有重要意義，傳統金屬屏蔽材料（包括金屬框、金屬板和金屬網等）受到剛性大和不易彎折等缺點的限制。為此，研究人員選取了柔性的液態金屬（Liquid Metal，LM）為填料、纖維素納米纖維（Cellulose Nanofiber，CNF）為基體，利用LM優異的流動性，在剪切力的作用下，LM被分散成小液滴，其表面與空氣接觸會被氧化生成絕緣的氧化鎵殼，同時與富含-OH和-COOH的CNF相互作用，經冷凍干燥形成穩定的LM/CNF復合物。通過機械壓膜，相互隔離和絕緣的LM液滴被擠破重新形成導電通路，獲得了具有層間結構的LM/CNF復合屏蔽膜。具有多層電子傳輸路徑的LM/CNF復合膜電導率高達96000 S/m，在4-18 GHz的寬頻范圍內，電磁屏蔽效能高達65 dB（300 μm）。120℃熱處理8小時后，電磁屏蔽效能依然保持穩定。采用建模仿真，研究人員進一步證實了LM/CNF復合膜以反射損耗為主的屏蔽機理，這與實驗結果一致。

　　此外，在前期工作中，研究團隊設計制備出一系列高效、輕質、柔性的電磁屏蔽材料，并對相關電磁屏蔽機理進行了深入探討。開展的工作包括超高強度致密化碳納米管薄膜（Wan YJ, et al, ACS Nano, 2020, 14, 14134-14145），輕質、耐腐蝕的碳包覆銀納米線雜化海綿屏蔽材料（Wan YJ, et al, Small, 2018, 1800534），以及具有高化學穩定性的MXene屏蔽材料（Wan YJ, et al, Chemical Engineering Journal, 2021, 408, 127303）等，為新型屏蔽材料的發展提供了理論與技術支撐。

　　研究工作獲得科學技術部重點研發專項、廣東省基礎與應用基礎研究基金、深圳先進院優秀青年基金等項目的資助。

　　（a）LM/CNF復合薄膜的制備流程圖；（b）LM/CNF復合薄膜具有優異的電磁屏蔽效能；（c）LM/CNF復合薄膜的電磁屏蔽仿真結果