《ACS Nano》：超强电磁屏蔽性能！铜纳米片多孔薄膜

5G通信、电动汽车和可穿戴电子设备等技术的出现，促使人们对超高性能和低成本电磁屏蔽材料的需求，以防止电磁干扰（EMI）对人体健康和电子设备运行的潜在有害影响。解决电磁干扰的传统策略依赖于通过不同机制将目标与电磁波源隔离或分离的各种材料，例如反射或吸收。两种导电材料之间的界面在阻抗上有很大差异，已被证明在反射电磁波方面是有效的。与电磁波相互作用的具有强电子或磁极的特定材料可以通过吸收来降低EMI效应。从构造的内散射结构或屏蔽材料中的缺陷点产生的多重内反射被认为是第三种屏蔽机制。

近日，韩国全北国立大学Tae-WookKim教授课题组报告了通过单晶、纳米厚度和微米长的铜纳米片组装的分层多孔铜箔及其在电磁干扰屏蔽中的应用。这项研究工作以“Hierarchical Porous Film with Layer-by-Layer Assembly of 2D Copper Nanosheets for Ultimate Electromagnetic Interference Shielding”为题发表在国际顶级期刊《ACS Nano》上。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c07352

铜纳米片的逐层组装能够形成具有多层堆叠、二维网络和层状片状空洞结构等特征的分层结构多孔铜膜。与相同厚度的致密铜箔和其它材料相比，多层多孔铜箔具有优异的电磁屏蔽性能，在15μm和1.6μm的厚度下，屏蔽效能分别为100和60.7 dB。此外，在室温环境条件下，多层多孔铜膜的电磁干扰强度保持了18个月，在200℃热退火1h后，电磁干扰强度变化不大。这些结果表明，铜纳米片及其逐层组装是一种很有前途的实用电子屏蔽技术应用。

图1. Cu 纳米片及其所得薄膜的结构特征

图2. 内部结构及电磁屏蔽性能表征

图3  电磁屏蔽机理分析

图4  薄膜稳定性研究

综上所述，作者提出了大面积、二维、单晶Cu-NSs作为EMI屏蔽用导电填料。由于其特殊多层多孔结构，Cu-NSs薄膜在较宽的厚度范围内表现出优异的EMI-SE性能，优于已知的合成材料。Cu-NSs的内部逐层堆积以及它们与入射电磁波的相互作用是吸收这种辐射的主要原因。多孔铜纳米片薄膜优异的电磁干扰屏蔽性能和成本效益将使其成为下一代电磁屏蔽材料的重要组成部分。这项研究使用二维金属纳米晶体作为导电填料，是一种实用的电子屏蔽技术！（文：one end）