來源|Journal of Materials Science & Technology

01

背景介紹

隨著可穿戴集成器件的發(fā)展，熱量積累和散熱問題逐漸引起廣泛關(guān)注。不均勻的導(dǎo)熱率會導(dǎo)致設(shè)備效率低下甚至損壞，從而造成安全風(fēng)險。良好的熱管理能力仍然是可穿戴材料面臨的挑戰(zhàn)。同時，電子元件產(chǎn)生的電磁（EM）波會干擾正常的電池行為和設(shè)備操作。因此，具有優(yōu)異熱管理和EM屏蔽材料的超薄功能復(fù)合材料在可穿戴設(shè)備的優(yōu)化方面具有廣闊的前景。熱管理和電磁屏蔽膜已被開發(fā)用于各種可穿戴應(yīng)用。柔性織物的透氣性也是決定設(shè)備舒適性和可用性的關(guān)鍵因素，但金屬復(fù)合材料很難同時實現(xiàn)兩者兼而有之強度和透氣性。此外，可穿戴設(shè)備的輕薄特性往往會限制導(dǎo)電材料的熱管理能力。熱量積聚會導(dǎo)致薄膜失效，影響可穿戴織物的舒適性；增加電能也會影響材料的熱性能。熱傳導(dǎo)和分散通常伴隨著其他材料性能的波動，并且依賴于外部溫度，這使得可靠的散熱和熱利用受到很大限制。因此，柔性、透氣、增強的超薄金屬聚合物纖維膜用于有效的熱管理和高電磁干擾屏蔽仍然是一個挑戰(zhàn)，極大地限制了可穿戴設(shè)備的技術(shù)革命。

02

成果掠影

近期，英國曼徹斯特大學(xué)李加深教授在用于有效的熱管理和電磁屏蔽的材料方面取得相關(guān)進(jìn)展。

該團隊，通過在聚合物襯底上沉積銅顆粒，開發(fā)了超薄(15μm)、柔性和多孔的Cu/PLLA纖維膜。采用新穎的丙酮和熱處理工藝，在保持多孔纖維結(jié)構(gòu)的同時，膜的強度顯著提高。其優(yōu)異的透氣性和超高的導(dǎo)電性使復(fù)合材料具有快速的電加熱特性和良好的導(dǎo)熱性能，可有效地進(jìn)行熱管理。同時，多孔聚合物襯底結(jié)構(gòu)大大增強了導(dǎo)電物質(zhì)的擴散，提高了膜的電磁干擾屏蔽效果(H波段為7797.98 dB

cm2

/g, Ku波段為8072.73 dB

cm2

/g)。該復(fù)合材料具有較高的柔韌性、透氣性和強度，并具有熱管理和電磁屏蔽功能，在未來的便攜式電子設(shè)備和可穿戴一體化服裝中具有很大的潛力。

研究成果以“Flexible, breathable, and reinforced ultra-thin Cu/PLLA porous-fibrous membranes for thermal management and electromagnetic interference shielding”為題發(fā)表于《Journal of Materials Science & Technology》。

03

圖文導(dǎo)讀

圖1.Cu/PLLA復(fù)合材料的制備示意圖。

圖2.納米纖維膜的物理性能和導(dǎo)電性能。

圖3.納米纖維膜熱管理。

圖4.納米纖維膜的電磁屏蔽性能和應(yīng)用。

圖5. 復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。

END

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審核編輯黃宇