用于高效電磁干擾屏蔽和應(yīng)變傳感的多功能柔性AgNW/MXene/PDMS復(fù)合薄膜
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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。
隨著5G通信技術(shù)和智能可穿戴電子產(chǎn)品的發(fā)展，高集成度的電子設(shè)備在現(xiàn)代生活中的需求量極大。然而，這些電子設(shè)備所發(fā)射出的電磁輻射將對人體健康和電子元器件的正常運(yùn)行帶來不利影響。不幸的是，這種趨勢會隨著電子信息技術(shù)的快速迭代而進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，開發(fā)具有高柔韌性和功能完整性的電磁干擾（EMI）屏蔽材料以應(yīng)對迫切的屏蔽需求至關(guān)重要。迄今為止，碳材料、金屬納米線、二維過渡金屬碳化物和/或氮化物（MXene）已被研究人員廣泛應(yīng)用于屏蔽電磁輻射。形如復(fù)合紙/膜的復(fù)合材料在抵抗電磁輻射中取得了較好的應(yīng)用，在超薄的功能層厚度下實現(xiàn)了優(yōu)異的EMI屏蔽效率。然而，依靠單一的功能材料或?qū)?dǎo)電材料簡單的混合，難以使其優(yōu)勢*大化。此外，復(fù)合紙/膜具有差的柔韌性和有限的機(jī)械應(yīng)變穩(wěn)定性，這些特性使其難以應(yīng)用于靈活的人體屏蔽應(yīng)用以及應(yīng)變傳感的集成。除了薄膜材料外，柔性屏蔽材料（氣凝膠、水凝膠、泡沫以及柔性復(fù)合材料）因其良好的柔韌性和彈性被用于各種EMI屏蔽應(yīng)用中。但是，為了獲得可觀的屏蔽性能，柔性屏蔽材料難以避免的需要高填料比和大的厚度，這將使其喪失經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢并限制其使用范圍。為了克服這些挑戰(zhàn)，迫切需要設(shè)計一種新的策略用于開發(fā)高性能屏蔽材料，以滿足其應(yīng)用場景日益復(fù)雜化的需求。同時，隨著柔性和可穿戴電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，新興的屏蔽應(yīng)用除了要在超薄的功能層厚度下實現(xiàn)高效的EMI屏蔽性能外，還應(yīng)有利于應(yīng)變傳感性能的集成。因此，急需利用高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計制備出具有**EMI屏蔽性能和應(yīng)變傳感性能的復(fù)合材料。在電磁干擾屏蔽和可穿戴柔性器件領(lǐng)域，同時實現(xiàn)高效的電磁干擾屏蔽和人體運(yùn)動監(jiān)測是十分必要的。在這項工作中，浙江工業(yè)大學(xué)潘軍&何青泉教授團(tuán)隊報道了由AgNW/MXene三明治結(jié)構(gòu)和柔性PDMS襯底構(gòu)建的基于超薄導(dǎo)功能層的多功能復(fù)合膜，該復(fù)合膜集成了高效的電磁干擾屏蔽和應(yīng)變傳感性能。復(fù)合膜在導(dǎo)電層厚度僅為1 μm時，表現(xiàn)出高達(dá)50.82dB的屏蔽效率以及良好的機(jī)械穩(wěn)定性。此外，得益于銀納米線的加強(qiáng)作用，該復(fù)合膜作為應(yīng)變傳感器具有高靈敏度（GF=468）、線性機(jī)電響應(yīng)以及極低檢測限，其作為可穿戴應(yīng)變傳感器在運(yùn)動檢測和發(fā)聲識別中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。這項工作克服了固有柔性屏蔽材料的缺點(diǎn)，為多功能柔性屏蔽材料和可穿戴傳感器的集成設(shè)計提供了新的策略。相關(guān)研究以“Multifunctional Flexible AgNW/MXene/PDMS Composite Films for Efficient Electromagnetic Interference Shielding and Strain Sensing”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。Fig 1. (a) Schematic diagram of the synthesis process of multifunctional flexible AgNW/MXene/PDMS composite films. (b) XRD patterns of the AgNW, Ti3AlC2, MXene, and AgNW/MXene/PDMS composite films. (c) TEM image of a single AgNW. (d) TEM image of MXene. The inset shows Tyndall effect of MXene dispersion. (e) Digital photograph of the AgNW/MXene/PDMS composite films. (f, g) SEM images of the composite films with different magnifications.
Fig 2. (a) EMI SE and (b) SER, SEA, and SET of the AgNW/PDMS, MXene/PDMS, and AgNW/MXene/PDMS composite films. EMI SE of the AgNW/MXene/PDMS composite films with (c) different AgNW/MXene relative contents and (d) different AgNW/MXene area fractions. (e) SER, SEA, and SET of the AgNW/MXene/PDMS composite films with different AgNW/MXene area fractions. (f) EMI SE relative increase rate for different AgNW/MXene area fractions.Fig 3. (a) R, A, and T of the AgNW/MXene/PDMS composite films with an area fraction of 3.2 g/m2 in different X bands. (b) EMI SE change in the AgNW/MXene/PDMS composite films upon repeated bending and stretching. (c) Comparison of the EMI SE of AgNW/MXene/PDMS composite films under different temperature conditions a month later. (d) Comparison of EMI SE values of the AgNW/MXene/PDMS composite films with the other reported materials. (e) EMI shielding mechanism of the AgNW/MXene/PDMS composite films.
Figure 4. Relative resistance changes of the AgNW/MXene/PDMS composite films (a) with different mass fractions of AgNW/MXene and (b) strain for a tensile strain in the range of 0 to 68%, from which the gauge factor (GF) was calculated. (c) Response curve with an applied strain of 5% shows a response time of 0.2 s. (d) Reponse to a strain between 0 and 0.1%. (e) Strain performance curves with different deformation frequencies under 5% strain. (f) Strain performance curves under different tensile deformations. Monitoring of human motion using the AgNW/MXene/PDMS composite films (g) knee bending, (h) finger bending, and (i) swallowing action.Fig 5. (a) Schematic of speech recognition by AgNW/MXene/PDMS composite films. Phonation when the wearer says (b) a single letter such as “Z”, “J”, “U”, and “T”, and a single word such as (c) “nihao” and (d) “help”. (e) Strain performance curve for 1000 tension-release cycles.本文通過真空輔助過濾和轉(zhuǎn)移方法制備了具有優(yōu)異電磁干擾屏蔽和應(yīng)變傳感性能的多功能柔性AgNW/MXene/PDMS復(fù)合薄膜。通過組裝AgNW/MXene三明治結(jié)構(gòu)，巧妙地構(gòu)建了堅固高效的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。AgNW/MXene/PDMS復(fù)合膜具有優(yōu)異的電磁干擾屏蔽效率，即使面積分?jǐn)?shù)僅為3.2 g/m2（厚度僅為1μm），其屏蔽效率依然達(dá)到50.82 dB，并表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械和環(huán)境穩(wěn)定性。此外，該復(fù)合薄膜作為可拉伸應(yīng)變傳感器具有應(yīng)變靈敏度高(GF=468)、響應(yīng)速度快(0.2 s)、檢測限低(0.1%)等特點(diǎn)，在人體運(yùn)動檢測，特別是語音識別等實際應(yīng)用中表現(xiàn)出巨大潛力。多功能柔性AgNW/MXene/PDMS復(fù)合薄膜在未來柔性屏蔽材料、可穿戴電子設(shè)備以及人體運(yùn)動檢測及輻射防護(hù)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學(xué)科研，紅外制導(dǎo)、面部識別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業(yè)燈具照明，廣告機(jī)，點(diǎn)餐機(jī)，電子白板，安防監(jiān)控等。
卷柔新技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進(jìn)的減反射玻璃。鍍膜版面可達(dá)到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點(diǎn)，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應(yīng)用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點(diǎn):高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(qiáng)(耐候性強(qiáng)于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機(jī)玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護(hù)玻璃等多行業(yè)。
我們的愿景：卷柔讓光學(xué)更具價值！
我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術(shù)！
我們的目標(biāo)：以高質(zhì)量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價格,貼心的服務(wù)，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動力，通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
