用于热管理和电磁干扰屏蔽的柔性Cu/PLLA多孔纤维膜

来源 | Journal of Materials Science & Technology

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背景介绍

随着可穿戴集成器件的发展，热量积累和散热问题逐渐引起广泛关注。不均匀的导热率会导致设备效率低下甚至损坏，从而造成安全风险。良好的热管理能力仍然是可穿戴材料面临的挑战。同时，电子元件产生的电磁（EM）波会干扰正常的电池行为和设备操作。因此，具有优异热管理和EM屏蔽材料的超薄功能复合材料在可穿戴设备的优化方面具有广阔的前景。热管理和电磁屏蔽膜已被开发用于各种可穿戴应用。柔性织物的透气性也是决定设备舒适性和可用性的关键因素，但金属复合材料很难同时实现两者兼而有之强度和透气性。此外，可穿戴设备的轻薄特性往往会限制导电材料的热管理能力。热量积聚会导致薄膜失效，影响可穿戴织物的舒适性；增加电能也会影响材料的热性能。热传导和分散通常伴随着其他材料性能的波动，并且依赖于外部温度，这使得可靠的散热和热利用受到很大限制。因此，柔性、透气、增强的超薄金属聚合物纤维膜用于有效的热管理和高电磁干扰屏蔽仍然是一个挑战，极大地限制了可穿戴设备的技术革命。

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成果掠影

近期，英国曼彻斯特大学李加深教授在用于有效的热管理和电磁屏蔽的材料方面取得相关进展。

该团队，通过在聚合物衬底上沉积铜颗粒，开发了超薄(15μm)、柔性和多孔的Cu/PLLA纤维膜。采用新颖的丙酮和热处理工艺，在保持多孔纤维结构的同时，膜的强度显著提高。其优异的透气性和超高的导电性使复合材料具有快速的电加热特性和良好的导热性能，可有效地进行热管理。同时，多孔聚合物衬底结构大大增强了导电物质的扩散，提高了膜的电磁干扰屏蔽效果(H波段为7797.98 dB 

cm2

/g, Ku波段为8072.73 dB 

cm2

/g)。该复合材料具有较高的柔韧性、透气性和强度，并具有热管理和电磁屏蔽功能，在未来的便携式电子设备和可穿戴一体化服装中具有很大的潜力。

研究成果以“Flexible, breathable, and reinforced ultra-thin Cu/PLLA porous-fibrous membranes for thermal management and electromagnetic interference shielding”为题发表于《Journal of Materials Science & Technology》。

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图文导读

图1.Cu/PLLA复合材料的制备示意图。

图2.纳米纤维膜的物理性能和导电性能。

 

图3.纳米纤维膜热管理。

图4.纳米纤维膜的电磁屏蔽性能和应用。

图5. 复合材料的微观结构示意图。

 

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审核编辑 黄宇