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中北大學(xué)梁超博副教授、西工大顧軍渭教授 AFM：具有多重?zé)犴憫?yīng)行為的高性能電磁屏蔽織物
2024-09-08  來(lái)源：高分子科技

  在蓬勃發(fā)展的5G通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，電子產(chǎn)品幾乎伴隨著人們的整個(gè)生命周期。電磁波在給人們帶來(lái)極大便利的同時(shí)，也導(dǎo)致了電磁污染和信息泄露。因此，高性能的電磁干擾（EMI）屏蔽材料已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。除了高的EMI屏蔽效能外，強(qiáng)的機(jī)械性能也是屏蔽材料至關(guān)重要的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，特別是在航空航天、建筑工程、汽車制造等領(lǐng)域。盡管纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在EMI屏蔽領(lǐng)域已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是目前的樹(shù)脂封裝材料只起到結(jié)構(gòu)屬性，應(yīng)用前景受到嚴(yán)重限制。因此，急需尋找傳統(tǒng)封裝材料的替代品來(lái)滿足更廣闊的市場(chǎng)需求，如屏蔽安全屋的能源利用率控制、電磁波阻攔的同時(shí)尋求其他信息的有效載體、除電磁波以外的信息加密和釋放。


  本工作制備了一種基于多重氫鍵作用的超分子固-固相變聚乙二醇（ScPEG）涂層，并被用于封裝銀納米線（AgNWs）修飾的玻璃纖維織物（A-GFF）。ScPEG通過(guò)具有活性端基的聚乙二醇水解-縮合得到，其保留了原始聚乙二醇相變特性的同時(shí)具有優(yōu)異的形狀穩(wěn)定能力。特別地，ScPEG、AgNWs和GFF之間的氫鍵有助于增強(qiáng)界面相互作用，由此產(chǎn)生的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)使應(yīng)力得以有效傳遞。經(jīng)ScPEG封裝的A-GFF可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)206 MPa的拉伸強(qiáng)度，以及40到72 dB的可調(diào)諧EMI屏蔽效能。ScPEG封裝的A-GFF熔化焓和結(jié)晶焓分別為62.9 J g-1和52.2 J g-1，具備良好的潛熱存儲(chǔ)和釋放能力。此外，ScPEG封裝的A-GFF還具備突出的焦耳熱效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)熱量的快速補(bǔ)充。特別地，ScPEG封裝的A-GFF層合板通過(guò)特殊的陣列控制，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)29種信息組合，同時(shí)在特定的溫度窗口下可以實(shí)現(xiàn)信息的加密與釋放。因此，ScPEG封裝的A-GFF在航空航天、建筑工程、軍事裝備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1 ScPEG封裝A-GFF的制備示意圖及其EMI屏蔽、焦耳熱、潛熱存儲(chǔ)和信息加密特性


圖2 ScPEG封裝A-GFF的測(cè)試表征


圖3 ScPEG封裝A-GFF的EMI屏蔽性能


圖4 ScPEG封裝A-GFF的熱管理性能


圖5 ScPEG封裝A-GFF的信息加密性能


  相關(guān)研究成果以“Robust solid-solid phase change coating encapsulated glass fiber fabric with electromagnetic interference shielding for thermal management and message encryption”為題發(fā)表在Advanced Functional Materials（2024, 10.1002/adfm.202409146）期刊上。中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院梁超博副教授為第一作者，中北大學(xué)劉亞青教授和西北工業(yè)大學(xué)顧軍渭教授為共同通訊作者。此研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、山西省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目、山西省“1331工程”重點(diǎn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、山西省新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新學(xué)科群項(xiàng)目、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和陜西省“三秦學(xué)者”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的資助支持。


  論文信息：Chaobo Liang, Qiangqiang Huo, Jiamin Qi, Yali Zhang, Chunlei Liu, Yaqing Liu* and Junwei Gu*. Robust solid-solid phase change coating encapsulated glass fiber fabric with electromagnetic interference shielding for thermal management and message encryption. Advanced Functional Materials, 2024, 34: 2409146. DOI: 10.1002/adfm.202409146. (2023IF=18.5)

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202409146


作者簡(jiǎn)介：

梁超博，博士，副教授（校聘）。主要從事多功能電磁屏蔽復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能調(diào)控及機(jī)理研究。入選第九屆中國(guó)科協(xié)“青年人才托舉工程”。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、山西省自然科學(xué)基金等。以第一或通訊作者在Sci Bull、Adv Funct Mater和Nano-Micro Lett等期刊發(fā)表SCI論文18篇。授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利9項(xiàng)。任Nano-Micro Lett期刊青年編委。


劉亞青，教授、博導(dǎo)，新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程國(guó)家級(jí)人選、享受國(guó)務(wù)院特殊津貼專家、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、新世紀(jì)學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人333人才工程省級(jí)人選、中國(guó)青年科技獎(jiǎng)獲得者、中共山西省委聯(lián)系服務(wù)高級(jí)專家、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)新材料專業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事。作為課題負(fù)責(zé)人，主持國(guó)家和省部級(jí)科研項(xiàng)目53項(xiàng)。獲得山西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、山西省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、山西省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、山西省自然科學(xué)類二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利86項(xiàng)，美國(guó)發(fā)明專利2項(xiàng)，歐洲發(fā)明專利、日本發(fā)明專利各1項(xiàng)；以第一或通訊作者在Adv Mater、Sci Bull、Adv Funct Mater等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇；出版專著2部。



顧軍渭，西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院院長(zhǎng)，教授、博導(dǎo)，國(guó)家級(jí)領(lǐng)軍人才、陜西省杰出青年科學(xué)基金獲得者、“導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料”陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人。當(dāng)選英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)Fellow，英國(guó)皇家航空學(xué)會(huì)Fellow，英國(guó)材料、礦物與礦業(yè)學(xué)會(huì)Fellow。入選科睿唯安全球“高被引科學(xué)家”、愛(ài)思唯爾“中國(guó)高被引學(xué)者”。現(xiàn)任中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)/理事、中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)導(dǎo)熱復(fù)合材料專業(yè)委員會(huì)常務(wù)副主任、陜西省高分子科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。主要從事功能高分子復(fù)合材料和纖維增強(qiáng)先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備及成型加工研究。以第一/第二完成人獲陜西省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等省部級(jí)科研獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)。獲國(guó)際聚合物加工學(xué)會(huì)Morand Lambla Award（莫然達(dá)-拉姆伯拉成就獎(jiǎng)，每屆全球1名）、中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)青年科學(xué)家獎(jiǎng)、中國(guó)化學(xué)會(huì)高分子創(chuàng)新論文獎(jiǎng)（2次）、高分子成型加工及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展“新銳創(chuàng)新獎(jiǎng)”等。主持國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目等省部級(jí)及以上項(xiàng)目30余項(xiàng)。以第一和/或通訊作者在Angew Chem Int Ed, Adv Mater和Macromolecules等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文180余篇。主/參編英文專著4部。授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利34件。任Compos Sci Technol、Nano-Micro Lett、高分子通報(bào)等多個(gè)期刊副主編、編委。

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（責(zé)任編輯：xu）
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