孙蓉团队开发出嵌入式表面金属化电磁屏蔽复合泡沫材料

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随着电子器件与通讯设备不断朝着轻薄化、高频化方向快速发展，产生了愈发严重的电磁干扰（electromagnetic interference，EMI）问题，迫切需要高性能电磁屏蔽材料来解决这一问题。通常，电磁屏蔽材料主要通过提高电导率来实现对电磁波的高效屏蔽。然而，高导电性的金属由于高密度、高成本和难加工等问题限制了它们在现代便携式和小型化电子产品中的应用。鉴于此，聚合物材料的表面金属化为解决上述问题提供了一个替代方案。尽管表面金属化在导电性和涂层均匀性方面已取得了很大进展，但受限于金属颗粒与聚合物基体的弱结合，金属化聚合物材料的耐用性仍是一个挑战。
　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院、深圳先进电子材料国际创新研究院孙蓉团队在Chemical Engineering Journal期刊以In-situ metallized carbon nanotubes/poly(styrene-butadiene-styrene) (CNTs/SBS) foam for electromagnetic interference shielding为题发表了研究成果（DOI:10.1016/j.cej.2021.130482），开发出强界面结合的嵌入式表面原位金属化高效电磁屏蔽复合泡沫材料。田锭坤助理工程师为论文第一作者，胡友根副研究员和孙蓉研究员为共同通讯作者。

　　图1 (a) Ag/CNTs/SBS复合泡沫的实物图；(b) Ag/CNTs/SBS复合泡沫中Ag在聚合物基体浅表层嵌入的SEM图；(c) 传统表面金属化与本研究表面金属化的效果对比示意图；(d) Ag/CNTs/SBS复合泡沫在应变为50%下的循环机械-电性能；(e) Ag/CNTs/SBS复合泡沫压缩前后的微观结构示意图及其电磁屏蔽机理示意图

　　研究人员以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（poly(styrene-block-butadiene-block-styrene)，SBS）为聚合物基体，碳纳米管（carbon nanotubes，CNTs）为导电填料，首先采用冷冻干燥技术制备出CNTs/SBS复合泡沫，再利用三氟乙酸离子与乙醇羟基的离子偶极作用，实现银盐前驱体在SBS基体浅表层的吸附和原位还原，进而制得表面金属化的Ag/CNTs/SBS复合泡沫。该工作利用超高长径比CNTs与嵌入聚合物基体浅表层银纳米颗粒（Ag）的协同作用，构筑有效的三维导电网络，实现了对电磁波的高效屏蔽。在厚度为4 mm时，复合泡沫在X波段（8.2-12.5 GHz）的电磁屏蔽效能高达91 dB，即可屏蔽约99.9999999%的电磁波。此外，得益于Ag在SBS基体浅表层的独特嵌入结构与强界面结合，Ag/CNTs/SBS复合泡沫表现出良好的机械-电稳定性，经历1000次循环压缩后，其电阻仅增加约6%。该研究得到了国家自然科学基金、深圳基础研究计划等的资助。
　　论文链接 ：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130482


      文章来源：深圳先进院
      孙蓉研究员，博士研究生导师，深圳市“双百计划”入选者。深圳先进技术研究院集成所副所长、先进材料研究中心主任，从事电子封装材料、工业润滑材料、新型节能建筑材料、锂离子动力电池材料制备与工艺等四个方面的研究。承担国家和省、部级及地方科研项目四十余项（包括国家重大专项3项）。分别担任过广东省科技厅项目评审委员会委员、深圳市科工贸与信息化委员会项目评审委员会委员、深圳市发展与改革委员会项目评审委员会委员、中国科学院深圳先进技术研究院学位评定委员会委员