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電子與電信研究所（ETRI）Choon-Gi Choi課題組--多功能寬帶電磁干擾屏蔽皮膚的MXene (Ti3C2TX)/石墨烯/PDMS復合材料

隨著電子和電信的快速增長，迫切需要開發電磁干擾（EMI）屏蔽技術，以防止電子設備發生故障以及電磁（EM）波對人體健康的威脅。本文中，我們展示了一種多功能的EMI屏蔽皮膚，它不僅具有出色的EMI屏蔽效果（SE），而且還可以充當壓力傳感器。EMI屏蔽皮膚由獨立式泡沫、結構的石墨烯、增強的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基質組成。石墨烯泡沫（GF）由嵌入Ti₃C₂T_X納米片的Fe₃O₄納米粒子（NPs）裝飾。由于具有出色的吸收SE，該復合材料在8.2–12.4 GHz（X波段）中具有80 dB的出色平均EMI SE，在26.5–40 GHz（Ka波段）中具有77 dB的出色平均EMI SE。此外，輕質、柔性和高導電性的GF基復合材料，在應對外部壓力方面具有令人鼓舞的感測性能，這為用作可穿戴電子設備和機器人技術的多功能EMI屏蔽皮膚提供了可能性。

Figure 1. Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS復合材料的制備過程示意圖。

Figure 2. （a）多層Ti₃C₂T_X納米片和（b）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X雜化物的SEM圖像。（c）Ti₃C₂T_X納米片的TEM圖像。（d）具有分層結構的Ti₃C₂T_X多層膜，（e）嵌入Fe₃O₄ NPs的多層Ti₃C₂T_X，以及（f）在Ti₃C₂T_X表面上的Fe₃O₄ NPs。（g-k）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X雜化物的TEM圖像和EDS元素映射。

Figure 3. （a）鎳泡沫，（b）鎳泡沫上的石墨烯，（c）鎳泡沫上的Fe₃O₄ NPs/GF，（d）鎳泡沫上的Ti₃C₂T_X納米片/GF以及（e）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X雜化物/GF的SEM圖。（f）圖片。（g）拉曼光譜。（h）電導率。

Figure 4. （a）X波段和（c）Ka波段中，具有不同種類和數量添加劑（Ti₃C₂T_X和Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X雜化物）的GF基復合材料的總EMI SE與頻率的關系圖；（b）10.2 GHz和（d）27.5 GHz頻率下，GF基復合材料的EMI屏蔽性能，包括S_ER、S_EA和SE_Total；（e）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS復合材料中電磁波吸收的示意圖。

Figure 5. （a）用于壓力傳感測量的設備（左），帶兩條電極線的GF基復合材料（右上），GF基復合材料的彎曲/拉伸特征（右下）。（b）GF/PDMS和Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS復合材料的相對電阻變化（(R-R₀)/R₀）與施加壓力的關系圖。（c,d）GF/PDMS和Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS復合材料在不同壓力下隨時間(R-R₀)/R₀的變化。

相關研究成果于2020年由電子與電信研究所（ETRI）Choon-Gi Choi課題組，發表在Chemical Engineering Journal（doi.org/10.1016/j.cej.2020.124608）上。原文：MXene (Ti₃C₂T_X)/graphene/PDMS composites for multifunctional broadband electromagnetic interference shielding skins。

轉自《石墨烯雜志》公眾號：



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