近日，我中心博士研究生周兵以第一作者在Elsevier旗下材料领域期刊Carbon上发表题为“Aramid Nanofiber-Derived Carbon Aerogel Film with Skin-Core Structure for High Electromagnetic Interference Shielding and Solar-Thermal Conversion”研究论文，冯跃战副教授和申长雨教授为论文通讯作者。
高性能电磁屏蔽材料的研究对于5G无线通讯系统的广泛应用具有深远的意义，尤其在信息安全传输、仪器设备的精度以及人体健康安全等方面。近几十年来，电磁屏蔽材料由传统的不耐腐蚀的金属材料逐步发展到轻质、耐腐蚀的碳基材料以及复合材料。此外，在航空航天、智能电子设备和无线通信等特殊领域对电磁屏蔽材料的超薄化、质轻化以及微型化要求越来越高，因此，探索同时具有低厚度和/或密度的高性能电磁屏蔽材料是当前研究的热点之一。
二维薄膜中构建三维多孔的导电网络为制备高性能电磁屏蔽材料提供了一种可行的策略。基于此，以芳纶纳米纤维(ANF)为原料，通过刮涂、溶胶凝胶化、冷冻干燥以及高温碳化相结合的方法制备了一种具有新型皮芯结构的碳气凝胶薄膜，该结构包含致密的薄膜皮层和三维多孔纳米纤维网络芯层。骨架中丰富的共轭芳香结构赋予其优异的电导率(1029.5 S/m)。另外，三维多孔皮芯结构显著扩展了电磁波的传播路径，在低密度(54.4 mg/cm3)和薄厚度(162 μm)条件下，此碳气凝胶薄膜的电磁干扰屏蔽效能(SE)高达41.4 dB，比屏蔽效能(SSE/t)高达47122.6 dB cm2/g。此外，ANF衍生的碳气凝胶膜展现出优异的光热转换能力，极大地拓宽了应用环境。因此，薄膜厚度、密度和面积可调的简单灵活的制备方法使碳气凝胶薄膜的大规模生产成为可能。
该工作得到了国家重点研发项目（2019YFA0706802），国家自然科学基金（51903223和12072325）和中国博士后科学基金（2018M642781）的资助。
论文信息：Aramid nanofiber-derived carbon aerogel film with skin-core structure for high electromagnetic interference shielding and solar-thermal conversion, Bing Zhou, Gaojie Han, Zhen Zhang, Zhaoyang Li, Yuezhan Feng, Jianmin Ma, Chuntai Liu, Changyu Shen. Carbon， 2021，184，562-570
链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.08.067
