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  隨著電子設(shè)備的廣泛使用，電磁干擾（EMI）已成為現(xiàn)代社會的一個嚴(yán)重問題。強電磁干擾不僅會導(dǎo)致精密儀器失效，也會對人體健康帶來危害。因此，能夠降低或消除電磁干擾的電磁屏蔽材料引起了人們的廣泛關(guān)注。其中，高溫電磁屏蔽材料既能消除電磁干擾又能抵御高溫，在先進(jìn)航空、大功率發(fā)動機、電子電器等尖端科技領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。

  傳統(tǒng)銅或銀等金屬電磁屏蔽材料具有重量大、易生銹腐蝕、加工程序復(fù)雜等不足，限制了其在高溫電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來電磁屏蔽導(dǎo)電高分子復(fù)合材料(CPC)因其重量輕、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點引起越來越多關(guān)注。但多數(shù)CPC玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T_g)較低，在高溫如250 oC時會碳化或降解，難以用于高溫電磁屏蔽。此外，CPC幾乎都是薄膜/板，而能適應(yīng)儀器實際形狀的材料在應(yīng)用中更有吸引力。

  哈爾濱工業(yè)大學(xué)肖鑫禮等將短切碳纖維和炭黑作為導(dǎo)電填料加入形狀記憶聚酰亞胺(SMPI)基體中，首次研制出T_g為308 oC的電磁屏蔽形狀記憶聚酰亞胺(EMSMPI)。該EMSMPI重量損失為5 %時的分解溫度(T_d) 為578oC，遠(yuǎn)高于其他電磁屏蔽CPC材料。其0.35 mm厚的薄膜在X-波段屏蔽效能超過23.9 dB，以吸收衰減為主 (14.85 dB)，而純SMPI不具備屏蔽效能(圖1.a)。該材料循環(huán)使用步驟如下：(1) EMSMPI在340 oC熱臺上加工成暫時形狀，(2)室溫5分鐘固定暫時形狀，(3)放回340 oC熱臺上回復(fù)初始形狀，(4)再次測定其電磁屏蔽效應(yīng)。經(jīng)過30個循環(huán)后電磁屏蔽效能依然超過20 dB (圖1.b)�？裳h(huán)性使EMSMPI在被加工成多種形狀以適應(yīng)器件的同時保持其電磁屏蔽效能，具有重要實際應(yīng)用價值。

圖1.  電磁屏蔽形狀記憶聚酰亞胺0.35 mm厚薄膜的屏蔽效能(a)及30次循環(huán)后屏蔽效能(b).

  同時EMSMPI具有較高力學(xué)性能，0.35 mm厚的薄膜打孔后重0.0545 g (圖2.a)，將為其自身重量43,000多倍的不銹鋼反應(yīng)釜(2.370 Kg)懸掛于孔中后，不會造成孔和薄膜的扭曲或損傷(圖2.b~2.c)。該薄膜能夠單側(cè)承載500g重的砝碼(圖2.d)，證明該材料同時具備韌性高和強度大的特征。

圖2. EMSMPI打孔 (a)，懸掛為其自身重量43,000倍的金屬 (b,c), 單側(cè)承載500g砝碼 (d).

  相對其他電磁屏蔽材料，EMSMPI的一個顯著優(yōu)勢是其便捷的形狀可加工性。初始EMSMPI為平整薄膜 (圖3.a)，在340 oC逐步被加工成包覆方鋼管一個面(圖3.b)，兩個面(圖3.c)，和三個面(圖3.d)。末端熱處理使其可緊貼在鋼管的另一面(圖3.e)，形成包住方鋼管的電磁屏蔽聚酰亞胺方管(圖3.f)。此外，EMSMPI還可加工成圓形(圖3.g)，五邊形(圖3.h)，六邊形(圖3.i)等形狀。形狀可加工性使其形狀可隨器件形貌或尺寸變化，在精密儀器的電磁屏蔽中具有重要應(yīng)用前景。

圖3. EMSMPI形狀可加工性的展示。初始形狀 (a)，變成方管的步驟(b-f), 以及其他形狀 (g-i).

  EMSMPI的暫時形狀在280 oC高溫時可保持其穩(wěn)定形狀和屏蔽效能，因此特別適合用于高溫精密儀器的電磁屏蔽。

  參考文獻(xiàn)：Deyan Kong, Jie Li, Anru Guo, Xinli Xiao*. High Temperature Electromagnetic Shielding Shape Memory Polymer Composite. Chem. Eng. J. 2020. 10.1016/j.cej.2020.127365.

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894720334896?via%3Dihub