电子与电信研究所--多功能宽带电磁干扰屏蔽皮肤的MXene (Ti3C2TX)/石墨烯/PDMS复合材料
随着电子和电信的快速增长，迫切需要开发电磁干扰（EMI）屏蔽技术，以防止电子设备发生故障以及电磁（EM）波对人体健康的威胁。本文中，我们展示了一种多功能的EMI屏蔽皮肤，它不仅具有出色的EMI屏蔽效果（SE），而且还可以充当压力传感器。EMI屏蔽皮肤由独立式泡沫、结构的石墨烯、增强的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基质组成。石墨烯泡沫（GF）由嵌入Ti3C2TX纳米片的Fe3O4纳米粒子（NPs）装饰。由于具有出色的吸收SE，该复合材料在8.2–12.4 GHz（X波段）中具有80 dB的出色平均EMI SE，在26.5–40 GHz（Ka波段）中具有77 dB的出色平均EMI SE。此外，轻质、柔性和高导电性的GF基复合材料，在应对外部压力方面具有令人鼓舞的感测性能，这为用作可穿戴电子设备和机器人技术的多功能EMI屏蔽皮肤提供了可能性。
Figure 1. Fe3O4@Ti3C2TX/GF/PDMS复合材料的制备过程示意图。
Figure 2. （a）多层Ti3C2TX纳米片和（b）Fe3O4@Ti3C2TX杂化物的SEM图像。（c）Ti3C2TX纳米片的TEM图像。（d）具有分层结构的Ti3C2TX多层膜，（e）嵌入Fe3O4 NPs的多层Ti3C2TX，以及（f）在Ti3C2TX表面上的Fe3O4 NPs。（g-k）Fe3O4@Ti3C2TX杂化物的TEM图像和EDS元素映射。
Figure 3. （a）镍泡沫，（b）镍泡沫上的石墨烯，（c）镍泡沫上的Fe3O4 NPs/GF，（d）镍泡沫上的Ti3C2TX纳米片/GF以及（e）Fe3O4@Ti3C2TX杂化物/GF的SEM图。（f）图片。（g）拉曼光谱。（h）电导率。
Figure 4. （a）X波段和（c）Ka波段中，具有不同种类和数量添加剂（Ti3C2TX和Fe3O4@Ti3C2TX杂化物）的GF基复合材料的总EMI SE与频率的关系图；（b）10.2 GHz和（d）27.5 GHz频率下，GF基复合材料的EMI屏蔽性能，包括SER、SEA和SETotal；（e）Fe3O4@Ti3C2TX/GF/PDMS复合材料中电磁波吸收的示意图。
Figure 5. （a）用于压力传感测量的设备（左），带两条电极线的GF基复合材料（右上），GF基复合材料的弯曲/拉伸特征（右下）。（b）GF/PDMS和Fe3O4@Ti3C2TX/GF/PDMS复合材料的相对电阻变化（(R-R0)/R0）与施加压力的关系图。（c,d）GF/PDMS和Fe3O4@Ti3C2TX/GF/PDMS复合材料在不同压力下随时间(R-R0)/R0的变化。
相关研究成果于2020年由电子与电信研究所（ETRI）Choon-Gi Choi课题组，发表在Chemical Engineering Journal（doi.org/10.1016/j.cej.2020.124608）上。原文：MXene (Ti3C2TX)/graphene/PDMS composites for multifunctional broadband electromagnetic interference shielding skins。