文献导读：

低反射电磁干扰 (EMI) 屏蔽复合材料对于下一代电子设备至关重要。近期，四川大学郭少云教授团队通过将Ag和Fe₃O₄在静电纺TPU薄膜中双层分布，实现低反射电磁干扰屏蔽和多种热管理功能!相关研究成果以“Bilayered Distribution of Ag and Fe₃O₄ in Electrospun TPU Films for Low-Reflection Electromagnetic Interference Shielding and Multiple Thermal Management Functionalities”为题目，发表于期刊《Industrial & Engineering Chemistry Research》上。

本文要点：

1、通过静电纺丝、原位生长和热压方法成功制备了具有热管理性能的双层 EMI 屏蔽复合薄膜。

2、Fe₃O₄颗粒分布在上层用于电磁波吸收和光热转换，而Ag颗粒分布在下层用于EMI屏蔽、热传导和电热转换。

3、该复合薄膜具有显著的EMI屏蔽效果（2 dB）和低反射系数（0.64），同时具有优异的热导率（6.49 W/(m·K)）。上层表现出良好的光热转换性能，饱和温度达到91.3°C（1 sun）。下层表现出有利的电热转换性能，饱和温度高达92.6°C（6 V）。

4、这项工作为开发集多重热管理功能于一体的低反射EMI屏蔽复合薄膜提出了一种新颖策略。

具有最佳EMI屏蔽效能和热管理性能复合薄膜的制备方法

采用静电纺丝、原位生长和热压相结合的方法制备了具有最佳电磁干扰屏蔽效果和热管理性能的复合薄膜。上层分布Fe₃O₄颗粒，用于电磁波吸收和光热转换，下层分布Ag颗粒，用于电磁干扰屏蔽、热传导和电热转换。这种双层设计可以协同增强复合膜中的电磁干扰屏蔽和热管理功能，使其成为微电子系统的有前途的解决方案。

图1 TPU/PDA/Ag/Fe₃O₄复合薄膜的制备工艺示意图。

是否可以通过调整Ag和Fe₃O₄颗粒的分布来定制复合膜以适应特定的应用?

通过控制这些功能填料在双层结构中的位置和浓度，可以定制复合膜的性能和功能，以满足不同应用的要求。这种设计上的灵活性可以根据使用复合薄膜的电子设备或系统的特定需求，对电磁干扰屏蔽、热管理和其他性能方面进行优化。

图2 (a) TPU纤维膜，(b) TP纤维膜，(c) TPA90纤维膜，(d) TPF纤维膜的SEM图像。(e) (d)、(f) TPU纤维膜、TP纤维膜、TPA纤维膜、TPF纤维膜的XRD谱图对应的EDS元素分布图。(g) TPU纤维膜、TP纤维膜、TPA纤维膜和TPF纤维膜的XRS光谱。(h) TPA纤维膜的Ag三维光谱。(i) TPF纤维膜的Fe2p光谱。

图3 (a, b)不同放大倍数下TPAF90复合膜截面的SEM图像。(c) TPF层和(d) TPA层截面的SEM图像放大自(b)。(e) C、O、N、Fe和Ag元素在(b)截面的EDS映射。(f) TPF层和(g) TPA层照片。(h) TPAF90复合薄膜的数字图像。

图4 (a) TPAFx复合薄膜的电导率。(b) TPAF90复合薄膜的上、下电导率。(c)上层和(d)下层分别入射电磁波时的TPAF复合膜示意图。(e)TPAFx复合膜的EMI SE_T。(g) TPAFx复合膜的电磁干扰谱。(h)双层TPAFx复合膜的屏蔽机理。(i)双层TPAF90复合膜一个实际的电磁干扰屏蔽应用。

图5 (a)复合膜的面内TC和(b)通面TC。(c)复合膜的η值。(d)复合膜热扩散试验应用示意图。(e)分别以TPU薄膜和TPAF90复合薄膜作为TIM的LED表面红外热像图，(f)对应的时间-温度曲线。(g)复合膜的热传导途径示意图。

图6 (a) TPAF90复合薄膜电热转换试验示意图。(b)不同外加电压下TPAF90复合膜下层温度变化曲线。(c)电压与电流的线性拟合曲线。(d)电压变化下TPAF90复合膜下层表面温度的变化。(e) TPAF90复合薄膜下层电热转化循环稳定性试验。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.iecr.3c03723