周祚万:打造可量产的下一代半透明电磁屏蔽薄膜

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随着电子设备爆炸性的增长，如何在屏蔽多频段不同能量的电磁干扰（EMI）的同时，仍能正常使用各种需要视觉交互的电子设备，如智能手机，平板电脑等成为了当前研究的热点。但截止到目前为止，对于开发批量化制备兼具柔性透明与高性能的电磁屏蔽薄膜的技术仍在探索之中。

近日，纽约大学André Taylor团队博士后翁国明、西南交通大学材料学院周祚万教授团队副教授李金阳与Drexel大学Yury Gogotsi团队博士生Mohamed作为共同第一作者，在材料领域顶级期刊Advanced Functional Materials（先进功能材料）发表了最新成果 “Layer-by-Layer Assembly of Cross-Functional Semi-transparent MXene-Carbon Nanotubes Composite Films for Next-Generation Electromagnetic Interference Shielding”。与以往厚重刚性不透明的薄膜相比，这种通过旋转喷涂层层自组装技术（SSLBL）制备的柔性半透明可控的电磁屏蔽薄膜，可被应用于更为广阔的电磁屏蔽应用。

该文章提出的SSLbL结合旋转涂布机与多相喷头复合成膜技术，能够一层一层地将带相反电荷的具备纳米厚度的单层高分子叠加起来，从而制备出具有柔性和半透明的电磁屏蔽薄膜。通过在相反电荷的高分子层中掺入碳纳米管（CNTs）和Mxene，能够可控制备这种高达数百个层层交替叠加的复合薄膜。其中，CNT与MXene层之间的强烈静电与氢键结合作用赋予薄膜高柔性。同时，分散于各层内的Mxene与CNT本身优良的导电性，以及这种层层叠加的特殊结构，是该符合薄膜具备优良的电磁屏蔽性能的重要因素。

此外，就制备这种层层自组装的结构来讲，SSLbL要比传统的浸涂法快得多。在传统的浸涂法中，需要将待屏蔽的元件首先浸入到一种材料中，冲洗，然后再次浸入另一中材料中，冲洗，再循环反复。而这通常需要几天时间来制备几百层的符合薄膜。而SSLbL系统可在几分钟内创建300个层层交替的Mxene与CNT复合薄膜。理论上该系统可以为直径与12英寸晶圆相当的器件和元件提供透明度可控的电磁屏蔽涂层，因此该系统具有可被应用于半导体中的电磁屏蔽涂层行业的良好应用前景。

参考文献：

Layer-by-Layer Assembly of Cross-Functional Semi-transparent MXene-Carbon Nanotubes Composite Films for Next-Generation Electromagnetic Interference Shielding. Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1803360, DOI: 10.1002/adfm.201803360