清华大学《ACS Nano》:蜂窝启发的多孔石墨烯微结构,用于超高性能电磁干扰屏蔽和可穿戴应用

具有超低密度,出色的柔韧性和良好的机械性能的高性能电磁干扰(EMI)屏蔽材料是航空航天和可穿戴电子产品的高度期望。本文,清华大学微电子所任天令教授团队在《ACS Nano 》期刊发表论文,研究通过激光划片技术制备蜂窝状多孔石墨烯(HPG)可用于EMI屏蔽和可穿戴应用。

1、成果简介

具有超低密度,出色的柔韧性和良好的机械性能的高性能电磁干扰(EMI)屏蔽材料是航空航天和可穿戴电子产品的高度期望。本文,清华大学微电子所任天令教授团队在《ACS Nano 》期刊发表名为“Multifunctional Graphene Microstructures Inspired by Honeycomb for Ultrahigh Performance Electromagnetic Interference Shielding and Wearable Applications”的论文,研究通过激光划片技术制备蜂窝状多孔石墨烯(HPG)可用于EMI屏蔽和可穿戴应用。

由于采用蜂窝状结构,因此HPG在48.3μm的厚度下具有高达45 dB的EMI屏蔽效果(SE)。单件HPG表现出240 123 dB cm 2 / g的超高绝对屏蔽效率(SSE / t)和0.0388 g / cm 3的超低密度,这明显优于报道的材料,例如碳基,MXene以及金属材料。此外,采用MXene和AgNWs覆盖HPG的蜂窝孔以增强表面反射。因此,HPG / AgNWs复合膜的SSE / t可以达到292 754 dB cm 2/G。

更重要的是,HPG在循环拉伸和弯曲过程中表现出出色的机械稳定性和耐用性,可用于监测人体的微弱生理信号,例如脉搏,呼吸和喉部运动。因此,轻巧而灵活的HPG不仅具有出色的EMI屏蔽性能和机械性能,而且成本低廉且易于批量生产,在EMI屏蔽和可穿戴电子产品领域具有广阔的应用前景。

2、图文导读

清华大学《ACS Nano》:蜂窝启发的多孔石墨烯微结构,用于超高性能电磁干扰屏蔽和可穿戴应用

图1.蜂窝状多孔石墨烯材料的制备和模拟

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图2. HPG和MXene的特性。

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图3. HPG的EMI屏蔽性能。

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图4.带有AgNW的HPG的EMI屏蔽性能。

清华大学《ACS Nano》:蜂窝启发的多孔石墨烯微结构,用于超高性能电磁干扰屏蔽和可穿戴应用

图5. HPG的机械性能及其在监测人体微弱生理信号中的应用。

3、小结

总之,以高效且低成本的方法制备了由众多蜂窝孔和丰富界面组成的轻巧而灵活的HPG。由于采用蜂窝状结构,因此HPG可以整合超低密度,柔韧性,导电性和机械性能的出色性能。LPD的可调性为HPG的密度,导电性,EMI屏蔽和机械性能提供了更多潜力。由于出色的机械性能,HPG可用于监测人体的微弱生理信号,例如脉搏,呼吸和喉部运动。因此,轻巧,灵活的HPG不仅可以实现高性能的EMI屏蔽,还可以用于人体生理信号监控,为下一代可穿戴电子设备创造更多可能。

文献:

清华大学《ACS Nano》:蜂窝启发的多孔石墨烯微结构,用于超高性能电磁干扰屏蔽和可穿戴应用

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