厚度33微米，可屏蔽99%入射電磁波

　　我科研團隊研發出高性能電磁屏蔽材料

　　◎本報記者 李 禾

　　在日常生活和工作中，電子設備運行時會(hui) 產(chan) 生電磁輻射，可能會(hui) 給人們(men) 的健康帶來不良影響，各設備間的電磁幹擾也會(hui) 嚴(yan) 重影響電子設備的性能及其正常運行。因此，發展新型電磁屏蔽材料，尤其是高性能電磁屏蔽材料是解決(jue) 電磁汙染的關(guan) 鍵。

　　如今，各種電子設備越來越多地應用於(yu) 人們(men) 的生活和工作中，但是電子設備在運行過程中會(hui) 產(chan) 生電磁輻射，可能會(hui) 給人們(men) 的健康帶來不良影響，各設備間的電磁幹擾也會(hui) 造成信號被攔截、數據丟(diu) 失等，嚴(yan) 重影響電子設備的性能及其正常運行。特別是隨著物聯網、自動駕駛、可穿戴設備的發展，電子設備越來越複雜、體(ti) 積越來越小、精度要求越來越高，要保證這些高度集成、高功率的電子設備正常運行，電磁幹擾屏蔽至關(guan) 重要。

　　發展新型電磁屏蔽材料是解決(jue) 電磁汙染的關(guan) 鍵，特別是超薄、輕質並具有優(you) 異力學強度和可靠性的高性能電磁屏蔽材料。日前，北京航空航天大學化學學院研究員衡利蘋團隊研發了一種具有超潤滑界麵的還原氧化石墨烯/液態金屬(S-rGO/LM)異質層狀納米複合材料，可用於(yu) 高性能穩定的電磁屏蔽。相關(guan) 研究成果發表在國際學術期刊《美國化學學會(hui) ·納米》上。

　　用石墨烯研發高性能柔性電磁屏蔽材料

　　電磁屏蔽材料是能夠通過吸收、反射等方式來衰減電磁波能量傳(chuan) 播，以有效抑製電磁幹擾和汙染的功能材料。

　　人們(men) 希望，電子設備在工作時，既不被外界電磁波幹擾，又不輻射出電磁波幹擾其他設備或危害人體(ti) 健康，因此電子設備運行時，自身產(chan) 生的電磁波需要被吸收，而外界入射的電磁波需要被反射或吸收。銅、鋁等金屬是常用的電磁屏蔽材料，但它們(men) 容易被腐蝕、密度大、重量重，並以反射電磁波為(wei) 主，會(hui) 造成二次電磁汙染。特別是傳(chuan) 統的金屬材料不具備柔性，難以被應用在柔性電磁屏蔽領域。

　　镓基液態金屬(LM)是目前柔性電子製造應用最廣泛的材料，這主要歸因於(yu) 其具有低熔點、低黏度、高電導率和熱導率等物理特性。衡利蘋說，隨著對具備室溫流動性的镓金屬、镓基合金液態金屬材料研究的逐步深入，其在柔性電磁屏蔽材料領域已表現出相當大的潛力。

　　但是現有的镓基液態金屬電磁屏蔽材料普遍需要與(yu) 絕緣的聚合物基材共混，以得到具備一定機械強度、可實際應用的電磁屏蔽材料。而材料的導電性和導磁性越好，對電磁的屏蔽效能就越高，镓基液態金屬電磁屏蔽材料與(yu) 絕緣的聚合物基材共混，會(hui) 損失镓基液態金屬的導電性能，使電磁屏蔽性能無法達到最佳水平。使用一種本身也具備超高電導率的基材來構建液態金屬柔性複合材料，成為(wei) 提升液態金屬柔性電磁屏蔽複合材料性能的關(guan) 鍵。於(yu) 是，石墨烯進入了衡利蘋團隊的視線。

　　石墨烯具有優(you) 異的光學、電學、力學特性，本身就可以保持很好的導電性。氧化石墨烯(GO)對镓基液態金屬還起到了良好的橋接作用，因此，在S-rGO/LM材料內(nei) 部，可形成連續完整的導電網絡。材料厚度僅(jin) 需33微米，就可屏蔽99%的入射電磁波，且對X波段的電磁屏蔽效率較高。

　　可作為(wei) 抗結冰、除冰功能材料使用

　　聚二甲基矽氧烷(PDMS)具有耐熱性、耐寒性、防水性、導熱性以及良好的化學穩定性，電絕緣性和疏水性能好，可在-50℃—200℃下長期使用。目前，PDMS已廣泛用於(yu) 絕緣潤滑、防震、防油塵和熱載體(ti) 等。

　　該團隊先將S-rGO/LM材料在稀釋後的PDMS溶液中浸塗，隨後再對其旋轉塗抹矽油，使其獲得超潤滑特性。衡利蘋說，得益於(yu) 材料本身的穩定性和超潤滑界麵的協同保護，S-rGO/LM材料在極限工作溫度中，嚴(yan) 重機械磨損後，依然能保持良好的電磁屏蔽能力。

　　除了具有出色的電磁屏蔽性能外，S-rGO/LM材料還具備優(you) 秀的熱管理性能。實驗顯示，在1個(ge) 太陽光照功率(100毫瓦/平方厘米)照射下，S-rGO/LM材料的表麵溫度在40秒內(nei) 就可達到47.5℃。這表明，在低溫地區，S-rGO/LM還可以作為(wei) 具有抗結冰、除冰功能的材料來使用。（科技日報）