基于3D打印技术的MXene/纳米纤维素复合支架实现可调电磁屏蔽性能

来源：高分子科学前沿

近年来，5G通信技术、物联网和智能传感发展迅速，广泛应用于便携式智能设备、航空航天和军事领域。产生的电磁波对身体可能会导致伤害，也可能引起通讯设备的故障。因此，有必要开发高效、可调、轻质和耐用的电磁干扰屏蔽材料，以减轻电磁干扰或辐射的危害。此外，为了应对电子设备的小型化趋势，未来的电磁干扰屏蔽材料需要满足三维尺度上的可定制化。然而，高度的可定制性和结构设计对于传统的电磁屏蔽材料制造策略来说仍然是一个挑战。

鉴于此，北京林业大学马明国教授和齐鲁工业大学吉兴香教授团队报道了一种基于3D打印技术的可调制轻质的MXene/纳米纤维素复合支架，该支架实现可调电磁屏蔽性能。通过3D打印直接墨水书写技术来制备复合支架，所制备的MXene/纳米纤维素复合支架的具有宏观到微观孔尺度的三维导电网络结构，在X波段表现出约110 dB的最佳EMI屏蔽效能，优于许多已报道的EMI屏蔽材料。通过调节打印参数，可以获得具有6.8-110 dB的广范围可调EMI值。此外，该支架在超宽带千兆赫频段(8.2-40 GHz)的EMI屏蔽效能可达45 dB以上。更重要的是，3D打印技术赋予材料设计灵活性，能够设计出与屏蔽元件大小形状相匹配的屏蔽件，在模拟电磁屏蔽实际应用能力得到了验证。3D打印技术打印出的具有优异性能的复合支架为小型化便携式设备和GHz电磁屏蔽应用提供了巨大的潜力。

相关工作以“3D Printing of Customizable and Lightweight Multilayer MXene/Nanocellulose Architectures for Tunable Electromagnetic Interference Shielding via Direct Ink Writing”为题发表在工程技术领域国际期刊Chemical Engineering Journal上。论文的第一作者为北京林业大学材料科学与技术学院硕士研究生陈蕾，通讯作者为齐鲁工业大学吉兴香教授、北京林业大学材料科学与技术学院马明国教授和麦田博士生。该研究工作得到了北京市科技新星计划交叉合作课题和硅基材料安徽省实验室开放基金课题的资助。

图1. 3D打印MXene/纳米纤维素复合支架实现可调电磁屏蔽性能

图2. 3D打印MXene/纳米纤维素复合支架的制备过程

图3. 3D打印MXene/纳米纤维素复合支架的电磁屏蔽性能

图4. 3D打印MXene/纳米纤维素复合支架的应用

论文信息：
Lei Chen, Tian Mai, Xing-Xiang Ji, Pei-Lin Wang, Meng-Yu Qi, Qi Liu, Yan Ding, Ming-Guo Ma. 3D Printing of Customizable and Lightweight Multilayer MXene/Nanocellulose Architectures for Tunable Electromagnetic Interference Shielding via Direct Ink Writing. Chem. Eng. J. 2023, 476, 146652
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146652