研究人员首先采用高温退火和酸处理工艺,去除碳纳米管薄膜的杂质,再经过氯磺酸处理,使碳纳米管表面产生正负电荷分离,从而增强管与管之间的相互作用力,制备了具有致密化结构的碳纳米管薄膜。该致密碳纳米管薄膜表现出超高的屏蔽效能和优异的力学强度。厚度仅为1.85微米的碳纳米管膜,屏蔽效能高达51 dB,当厚度增加到14.7微米时,屏蔽效能进一步提升至101 dB。此外,由于管与管之间的相互作用力极强,致密化碳纳米管薄膜的拉伸强度高达822 MPa。更为重要的是,碳纳米管薄膜表现出优异的可靠性,在强酸/强碱以及高温高湿环境下长达30天后,屏蔽性能不受影响,综合性能远优于报道的其他屏蔽材料。
此外,在前期工作中,研究团队设计制备了一系列高效、轻质、柔性的电磁屏蔽材料,并对其电磁屏蔽机理进行了深入探讨,这些材料包括轻质、耐腐蚀的碳包覆银纳米线杂化海绵屏蔽材料,具有高化学稳定性的MXene屏蔽材料,MXene/Ag杂化复合材料,石墨烯/纤维素气凝胶以及掺杂石墨烯屏蔽纸等,为新型屏蔽材料的发展提供了有力的理论与技术支撑。
相关工作得到了中国博士后科学基金、国家重点研发专项、广东省基础与应用基础研究基金项目、深圳先进院优秀青年基金等项目的资助。
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
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