华中大瞿金平院士团队《Chem. Eng. J.》: 具有高效电磁干扰屏蔽和热管理功能的柔性多功能相变复合材料

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随着5G通讯技术的快速发展，相关的热量积累问题受到研究人员的广泛关注。然而，在温度急剧上升的情况下，传统的高导热材料往往很难及时将热量带走，导致设备故障频发和工作效率下降。大量研究表明，基于相变材料的热管理技术可有效解决上述问题。然而，传统相变材料的“固-液”相变特性及低热导率限制了其被广泛应用。此外，由于新兴电子设备正向高频段，高精度，多功效，微型化方向发展，设备产生和接受电磁干扰的机率也明显增加。因此，迫切需要开发同时具有优良热管理及电磁干扰（EMI）屏蔽功能的复合材料来解决相关的电磁污染和热量积累问题。近日，华中科技大学化学与化工学院瞿金平院士/卢翔副研究员团队在Chemical Engineering Journal (IF:13.273)上发表了题为“Flexible and multifunctional phase change composites featuring high-efficiency electromagnetic interference shielding and thermal management for use in electronic devices”的论文。在本文中，巧妙的运用熔融共混和盐模板法，批量构筑了一种同时具备高导热/导电能力、优异电磁屏蔽效果和力学强度特点的聚丙烯/碳纳米管/四氧化三铁(PP/CNTs/Fe₃O₄)多孔泡沫材料，然后结合简单的真空浸渍法吸附相变材料石蜡(PW)，制备得到一系列多功能的柔性PP/CNTs/Fe₃O₄/PW复合相变材料(SSPCC)。CNTs和Fe₃O₄的含量仅为6.6 wt%和4.0 wt%时，SSPCC的体积电导率和EMI SE分别达到31.0 S/m和40.2 dB，同时，CNTs和规则多孔结构构建的优越导热路径赋予了SSPCC优异的导热性(0.59 W/mK)、良好的热稳定性和高焓值(133.8 J/g)，为热管理及电磁屏蔽应用提供了保证。该制备方法极大的灵活性也为柔性电子设备的多功能应用提供了可能。

本文要点

1）结合熔融共混技术、盐模板法和真空浸渍法批量制备了柔性的多功能PP/CNTs/Fe₃O₄/PW复合相变材料。

2）巧妙的结构设计赋予了PP/CNTs/Fe₃O₄多孔骨架优异的电导率和电磁屏蔽效果。

3）复合相变材料SSPCC显示出一定的柔韧性和优异的控温效果。

4）SSPCC优异的电磁屏蔽效果为为抗电磁波污染提供了保证。

论文第一作者为华中科技大学化学与化工学院2020级博士生李小龙，论文共同通讯作者为华中科技大学化学与化工学院卢翔副研究员和瞿金平院士。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发项目、国家科技支撑计划以及华中科技大学自主创新基金的资助。

作者简介

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卢翔，华中科技大学化学与化工学院副研究员，主要研究领域为高分子材料的高性能化与功能化改性和高分子材料的成型与加工新方法新理论。目前已以第一或通讯作者在Chemical Engineering Journal, Composites Science and Technology, Composites Part A, Composites Part B, Journal of Materials Science & Technology, ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, Renewable Energy, Solar Energy Materials and Solar Cells等具有重要影响力的国际刊物上发表SCI论文50余篇，主持承担国家重点研发计划，国家自然科学基金和中国博士后基金等项目4项。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721045034?dgcid=author

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