复合薄膜内部的狭小空间限制了优良导电网络的构建，制备具有高电磁干扰屏蔽效率（EMI SE）的多功能纳米纤维复合薄膜仍具挑战性。本文，武汉纺织大学Chenguang Yang、王栋教授等在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Wrinkled Heterostructure CoFe2O4/Graphene Oxide/Silver Nanowires/Aramid Nanofiber Composites with Electromagnetic Shielding”的论文，研究提出成功构建了具有褶皱异质结构的全导电网络。首先采用溶剂热法合成钴铁氧体/氧化石墨烯（CoFeGO）作为点-面导电介质，随后引入高长径比银纳米线（AgNWs）。以芳纶纳米纤维（ANF）为基底，通过真空过滤制备出具有褶皱异质结构的CoFeGO/Ag/ANF复合薄膜。
该复合薄膜展现出卓越的电磁干扰屏蔽效能（EMI SE）达51.3 dB，其电磁干扰屏蔽效率/厚度比（EMI SSE/t）高达30700.9 dB·cm²·g⁻¹，这归因于内部显著的“点-线-面”互补导电网络增强了过渡损耗。芳纶纳米纤维形成的多形态组分与多孔网络结构，显著提升了电磁波的内部反射损耗与极化损耗。此外，CoFeGO、AgNWs与ANF间形成的氢键有效增强界面作用力，使抗拉强度从39.6 MPa提升至80.3 MPa。该薄膜还展现出优异的疏水性、阻燃性、红外隐身性、热电效应及光热转换性能。
图1. (a) Schematic of the fabrication process of the CoFeGO/Ag/ANF. (b) Photo of the CoFeGO/Ag/ANF. (c, f) Surface SEM images. (d, e) Cross-section SEM images. (g) Surface plot of (f).
本研究制备了具有褶皱异质结构的CoFeGO/Ag/ANF复合薄膜，展现出优异的电磁干扰屏蔽性能。通过溶剂热合成CoFeGO并引入高长径比的银纳米线，成功构建了具有纳米尺度“点-线-面”导电网络结构的CoFeGO/Ag/ANF薄膜。结果表明，相较于CoFeGO薄膜，构建的“点-线-面”导电网络显著提升了电导率与热导率，有效增大了复合薄膜的内部电磁波损耗，达到51.3 dB，其电磁干扰屏蔽效率（EMI SSE/t）显著提升至30700.9 dB·cm²·g⁻¹。此外，CoFeGO、AgNWs与ANF之间形成了氢键，极大提升了薄膜的力学性能。经5000次以上压缩循环后，其电磁屏蔽效率未见显著衰减，薄膜永久变形率接近于零。凭借优异的电导率与热导率，CoFeGO/Ag/ANF材料同时展现出卓越的热电转换与光热转换性能，兼具近超疏水性、阻燃性、快速散热及红外隐身特性。本研究制备的具有褶皱异质结构的多功能纳米纤维复合薄膜，在柔性电子产品和智能可穿戴设备领域具有突出的应用潜力。此外，褶皱异质结构的设计为制备高性能电磁屏蔽多功能纳米纤维复合薄膜提供了新途径。
文献:https://doi.org/10.1021/acsanm.5c04957
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