随着无线通信设备、便携式电子产品以及新一代可穿戴技术的快速发展,电磁干扰问题日益突出。电磁波不仅会影响电子设备的正常运行,也对复杂电磁环境下的设备安全和人体健康防护提出了更高要求。
柔性纳米纤维膜具有质量轻、比表面积大、孔隙结构可调和易功能化等优势,是制备电磁屏蔽材料的重要候选体系。然而,传统复合纳米纤维膜通常面临导电填料团聚、界面结合较弱、机械强度不足等问题。如何在较低填料用量下兼顾高电磁屏蔽性能、力学强度和柔韧性,仍是该领域亟待解决的关键问题。
近期,武汉纺织大学杨晨光副教授团队构建了一种具有多级交联增强结构的多功能纤维复合膜。研究人员以聚乙烯醇-乙烯共聚物(PVA-co-PE)纳米纤维为基体,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强骨架,并将二维还原氧化石墨烯(RGO)和一维银纳米线(AgNWs)引入纤维交叉网络。随后,利用低能电子束辐照,在交联剂作用下形成多级交联结构,获得PVA/UPE/RG/Ag-X复合膜。该复合膜兼具高强度、良好柔韧性、优异电磁屏蔽性能以及电热和光热转换能力,为柔性可穿戴电子器件、电磁防护和热管理材料的设计提供了新的思路。
该研究通过真空辅助过滤与低能电子束辐照交联相结合,成功制备了具有多级交联增强结构的多功能纤维复合膜。二维RGO与一维AgNWs构建了互补导电网络,使材料的电磁屏蔽效能达到50.3 dB;化学交联结构、氢键作用以及UHMWPE增强骨架的协同作用,使复合膜的拉伸强度达到19.7 MPa,并使其电导率提高超过7%。与此同时,该复合膜还表现出可调控的电热和光热转换性能,温度调节范围可覆盖室温至约100 ℃。这些性能使其在柔性可穿戴电子产品、电磁防护、智能温控、除冰以及医疗热疗等领域具有潜在应用价值。
相关成果以“Multi-Level Crosslinked Structure Fiber Composite Membrane With Multifunctional Properties: High Strength, Flexibility and EMI Shielding”为题发表在国际期刊《Small》上。武汉纺织大学郭佳宁、吉旭东和吉茹梦为论文共同第一作者,杨晨光副教授为通讯作者。





