2024-04-15 / 行业新闻

科学Tang丨具有优异电磁波吸收特性的聚酰亚胺/Fe3O4@PPy电磁屏蔽泡沫

电子设备特别是无线通信设备(如手机或便携式电脑)的普及程度越来越高,导致生活环境中电磁辐射增加。电磁辐射的增加不仅影响电子通信设施的正常运行,而且严重危害人体健康。高导电性的金属通常用作电磁屏蔽(EMI)填料或表面涂层来反射电磁波,从而获得较高的EMI性能。然而,金属材料的高密度、易腐蚀、高反射等特性限制了其在电磁屏蔽领域的应用。因此,迫切需要开发具有低反射和优异微波吸收特性的柔性轻质电磁屏蔽材料。
近日,西安工程大学赵强莉博士等提出了一种基于聚酰亚胺(PI)泡沫的蜂窝结构和聚吡咯(PPy)原位聚合技术调控复合泡沫泡孔形态的新策略,设计了一种PPy薄膜覆盖或半覆盖的新型结构。引入Fe3O4纳米颗粒增强复合泡沫材料的磁性和导电性,同时增强了复合泡沫材料对电磁波的多次反射和吸收特性。然后通过磁控溅射在复合泡沫表面引入一层薄的铜(Cu)反射层,增强了复合泡沫的多重反射效果。由于PI泡沫内部形成的PPy薄膜的良好导电性,当电磁波进入复合泡沫内部时会发生多次反射,从而实现以吸收为主的电磁屏蔽效果。

该研究工作以“Honeycomb-like Polyimide/Fe3O4@PPy foam for electromagnetic wave shielding with excellent absorption characteristics”为题发表在Composites Science and Technology》期刊。西安工程大学褚伟为第一作者,李建伟博士赵强莉博士为共同通讯作者。

图1.(a)PF/Fe3O4、PF/Fe3O4@PPy和PF/Fe3O4@PPy/Cu的制备工艺及原理图;(b-c)红外谱图;(d)机械性能;(e-f1)复合泡沫SEM图;(g)Fe3O4颗粒分布SEM图;(h-h1)表面Cu粒子的SEM图和EDS图。
PF/Fe3O4@PPy/Cu的制备
图1描述了利用高导电性的Cu作为反射面制备以PI为基体的PF/Fe3O4@PPy/Cu泡沫的过程。将含Fe3O4纳米粉末的混合溶液浇注到模具上后,通过化学发泡制备复合泡沫PF/Fe3O4。然后将其浸入FeCl3溶液中,再转移到吡咯蒸气环境中,在催化剂(FeCl3)作用下立即开始聚合过程。随着聚合时间的增加,PI泡沫泡孔之间的PPy膜增厚,形成闭孔结构。最后采用磁控溅射法制备了单侧表面上含有Cu纳米层的复合泡沫材料。

图2.PF/Fe3O4@PPy的微观结构及其机制。
PF/Fe3O4@PPy的微观结构及其机制
 
如图2所示,当聚合时间为3 ~ 12 h时,PF/Fe3O4@PPy的SEM截面图呈现出网状结构。随着聚合时间的增加,复合泡沫由开孔结构向闭孔结构转变,通过聚合反应在复合泡沫中形成的不规则“蜂窝”结构为电磁波的多次反射和耗散提供丰富的界面,从而增强电磁屏蔽性能(图2g)。
当电磁波与PPy薄膜构成的导电网络相遇时,感应电流相互作用,造成欧姆损失,导致电磁波能量降低。此外,界面极化在电磁波衰减中也起着重要作用,PF/Fe3O4@PPy内部电介质中的自由载流子在外加电场的作用下移动,使界面区域的电荷分布不均匀,形成电偶极矩,最终减弱电磁辐射。

图3.(a-i)PF/Fe3O4@PPy和PF/Fe3O4@PPy/Cu的EMI性能;(j)EMI机理示意图。

PF/Fe3O4@PPy/Cu电磁屏蔽性能

PF/Fe3O4@PPy/Cu的表面电导率与PF/Fe3O4@PPy相比明显提高(图3a),高导电性将有利于获得良好的电磁屏蔽性能。磁控溅射Cu后的反射系数(R)也略有增加(图3f),主要是由于入射电磁波的多次反射增强,但吸收系数(A)始终大于0.5,与PF/Fe3O4@PPy相比最高EMI SE 从21 dB上升到34 dB(图3b、e)。
随着Fe3O4含量的增加,R值逐渐增大,表明随着Fe3O4含量的增加,电磁波通过多次反射或散射、传导损耗和界面极化产生的微电流增多。大多数电磁波进入PF/Fe3O4@PPy/Cu,内部多重损耗和吸收发生在孔壁的非均质界面之间。剩余的电磁波穿过复合泡沫,并在复合泡沫另一表面的Cu层反射(图3j),再次被泡孔吸收,从而实现以吸收为主的EMI效果。
原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2024.110489

Interfoam作为发泡领域的国际化展览会之一,旨在与优秀的企业、专家和科研团队合作,共同探索更多发泡技术及其解决方案,为不同应用领域创造材料新价值。2024年9月3-5日,将于上海新国际博览中心举办 Interfoam China 2024 ,观众预登记系统现已开启!

同期举办的“重新定义发泡材料”第四届发泡材料及应用高峰论坛正在公开招募演讲嘉宾,点击下方链接,了解详情!

参观咨询

薛佳 女士

数据中心高级经理,北京汇捷通国际展览有限公司

电话 +86 21 63232733
传真 +86 21 63232733
邮箱 katelyn.xue@interfoam.cn
地址 上海市黄浦区广东路500号世界贸易大厦5层

张文婷 女士

市场助理,北京汇捷通国际展览有限公司

电话 +86 10 5867 7189
传真 +86 10 5867 7189
邮箱 wenting.zhang@interfoam.cn
地址 北京市朝阳区时间国际中心A座2003室

更多新闻

科学Tang丨微波辅助发泡熔结一体化制备综合性能优异的PS/PPO泡沫塑料

行业新闻

聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)作为最常见的发泡材料,在泡沫珠粒行业中占有较大的市场份额。然而,其较差的机械性能和耐温性能导致其应用受到较大限制。引入相容性好的高性能聚合物聚苯醚(PPO)可显著提高聚苯乙烯(PS)的性能,但升高的加工温度对PS/PPO珠粒的熔结提出了新的挑战。

科学Tang丨高强度热塑性聚酰亚胺/碳纤维微孔复合泡沫:合成与制备

行业新闻

聚酰亚胺(PI)泡沫以其优异的耐热性,化学稳定性和缓冲性能使其广泛应用于航空航天、船舶、电子和新能源领域。目前的PI泡沫研究主要集中化学发泡制备热固性PI泡沫,但其发泡过程中存在潜在的环境危害,且成本高,这使得研究具有成本效益和环境友好特点的热塑性聚酰亚胺(TPI)泡沫相当重要。

欧洲最大并购案!中东“石油大佬”豪掷千亿收购科思创

行业新闻

据悉,阿布扎比国家石油公司(ADNOC)与德国化工巨头科思创就收购事宜达成协议,ADNOC将以每股62欧元的价格收购科思创所有已发行股票,对应的公司股权总价值约为117亿欧元(约合906亿元人民币)。

“废弃物世界”终将到来!95%高回料环保包装解决方案

行业新闻

近期,Avantium和Plastipak正式签署一份承购协议,双方旨在将PEF应用于饮料和食品包装。协议显示,Plastipak将从Avantium的FDCA旗舰工厂购买100%基于植物的可回收聚合物PEF,以供美国消费者使用和享受。

跑鞋中底含75%再生床垫泡沫,绿色鞋材制造领域的革新终究是“突变”了

行业新闻

近期,据MRC消息,美国Edge Global Innovation(EGI)开发了一种新工艺,可将聚氨酯发泡材料转化为一种具有优异性能的可模塑弹性体。通过热化学转化工艺节能,不使用溶剂或添加催化剂,所得产品可用于鞋底、垫圈、橡胶垫、橡胶软管、船坞保险杠等多种应用。

热度不减!陶氏化学推出首款生物质POE,地板行业迎来“绿色革命”?

企业新闻

一直以来,轻量、舒适的弹性体发泡材料都是工业界和学术界关注的热点之一,被广泛应用于医疗设备、体育用品、光伏、汽车等众多领域。不同于传统的热固性橡胶,热塑性弹性体(TPE)具有橡胶的高弹性特征和热塑性塑料的可加工特征。其中,聚烯烃热塑性弹性体(POE)是一种常见的无规热塑性共聚物,具有高弹性、高强度、高伸长率等特性。

首款生物基POE!值得做吗?为什么是陶氏?

行业新闻

【生物基能源与材料】获悉,近日,陶氏化学宣布推出其首款面向地板行业的生物循环系列产品ENGAGE™ REN 聚烯烃弹性体(POE)。这款通过使用废弃食用油或生物质废料等替代原料制备的生物基ENGAGE™ POE目标下游主要应用为制造地毯背衬,为纤维提供尺寸稳定性和粘合支持。这不仅满足了客户对高性能材料的需求,还助力其实现了可持续发展目标。

2亿元B轮融资!申赛新材料步入新阶段,专注超临界物理发泡材料研发与制造

行业新闻

近期,苏州申赛新材料有限公司(以下简称为“申赛新材料”)近日完成近2亿元B轮融资。本轮融资由元禾重元领投,致道资本、毅达资本、老股东苏高新融享、东吴创投、创元创投、民银国际、启泰资本等跟投。

Interfoam China 2024 持续进化丨变革突破新征启航,汇聚发泡材料产业生态

展会新闻

聚合物发泡材料作为新材料领域的璀璨新星,正以其独特的魅力引领着材料科学的革新浪潮。发泡材料及技术带来的轻量化、减震降噪、保温隔热与高效过滤等卓越性能,在多个垂直应用领域市场中大放异彩。2024年9月3日,Interfoam China 2024 上海国际发泡材料技术工业展览会(以下简称“Interfoam China 2024”)于上海新国际博览中心(SNIEC) N5 馆隆重开幕!

汇捷通展览(上海)有限公司

汇捷通展览创立于2011年,是中国卓越的展览、会议主办机构,公司专注于细分领域的专业展览、会议,致力于为细分领域提供最专业的展览会服务平台,从最专业的角度为行业创造价值。

让信任创造机会

为了更好的体验
请竖屏浏览