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二維材料電磁屏蔽和吸收性能

作者：百檢網(wǎng) 時間：2022-04-01 來源：互聯(lián)網(wǎng)

　　近日，太原理工大學(xué)杜建平教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在Advanced Materials上以Design and Synthesis Strategies: 2D Materials for Electromagnetic Shielding/Absorbing為題發(fā)表綜述文章，系統(tǒng)概述了二維材料的制備方法及其在電磁干擾屏蔽/吸收領(lǐng)域的應(yīng)用，介紹了電磁干擾屏蔽/吸收的基礎(chǔ)知識，綜述了二維納米結(jié)構(gòu)及其衍生材料合成路線的*新進展，為電磁防護材料的精確設(shè)計和制備提供了參考和指導(dǎo)。
　　近年來，隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率、高速度的電子元器件和設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。為了滿足實際需求，電子元器件和設(shè)備需要高度集成化和小型化，這不可避免地會引起電磁輻射干擾，損害人體健康。由于電子元件對電磁場的高靈敏度，任何微小干擾都可能導(dǎo)致設(shè)備在高度集成的電子裝置中發(fā)生故障。如果沒有任何電磁干擾（EMI）屏蔽的電子設(shè)備暴露在附近設(shè)備產(chǎn)生的電磁場中，電子設(shè)備將很容易發(fā)生故障。
　　對于這個問題，EMI的凈化對于電子系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。此外，手機、天線和安全設(shè)備產(chǎn)生的電磁污染對人體健康也有負面影響。特別是，長期暴露于EM污染會導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病，如腦瘤和白血病。因此，在軍用和民用電磁干擾管理中，迫切需要開發(fā)性能良好的屏蔽和吸收材料，用于電子元件的電磁防護或電磁兼容性管理。
　　目前，金屬、合金、鐵氧體和炭黑仍然是傳統(tǒng)的電磁屏蔽/吸收材料。例如，鋁、鎳及其合金通常用作設(shè)備屏蔽外殼的材料。羰基鐵廣泛用作填充在硅橡膠和環(huán)氧樹脂等聚合物中的微波吸收劑。鐵氧體具有很強的電磁波吸收性能。
　　然而，金屬基材料具有密度高、機械應(yīng)力大、耐腐蝕性差、熱穩(wěn)定性差、吸收帶寬窄等缺點，限制了其在電磁干擾屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，炭黑也是一種廉價的吸收劑，填充在聚合物中。為滿足寬帶吸收要求，需要高填充負載，但容易導(dǎo)致加工性能惡化和工作壽命短。因此，傳統(tǒng)的電磁屏蔽/吸收材料仍然難以滿足復(fù)雜電子設(shè)備的電磁防護要求，迫切需要開發(fā)性能優(yōu)異的新型材料。
　　為了滿足低厚度、輕量化、強衰減和寬帶寬的要求，目前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究重點是碳材料、過渡金屬化合物、導(dǎo)電聚合物和超材料。其中二維材料由于其層狀結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、電子特性和受控平面結(jié)構(gòu)，在電磁干擾屏蔽和吸收方面顯示出獨特的優(yōu)勢。
　　并且，可通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié)、控制微結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)EM參數(shù)，將二維自組裝成三維材料和二維/二維復(fù)合材料（如MXene/GO），進一步增強二維材料的性能，從而增強EM保護性能，如頻率優(yōu)化、靈活性、，重量輕，耐高溫等等。基于上述二維材料的結(jié)構(gòu)特征，二維和二維衍生的層次結(jié)構(gòu)在電磁領(lǐng)域?qū)⒕哂芯薮蟮膽?yīng)用潛力。

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