网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

多功能聚丙烯柔性碳纸,用于可穿戴电子设备

0
分享至

1成果简介

随着5G通信、物联网和可穿戴电子设备的飞速发展,电磁干扰(EMI)污染日益严重,对高性能EMI屏蔽材料的需求急剧增长。理想的EMI屏蔽材料应同时具备高屏蔽效能、轻质、柔性、可穿戴舒适性以及多功能集成(如焦耳加热、疏水、透气)。然而,传统金属基屏蔽材料笨重且不耐腐蚀,现有碳基柔性屏蔽材料往往面临导电性与力学柔性难以兼顾、制备成本高、功能单一等瓶颈。同时,大量废弃聚丙烯塑料和碳纤维预氧化废料的环境处置问题亟待解决。

本文,大连理工大学陈友汜 研究员在《Small》期刊发表题为"Bionic Engineering Strategy for Preparing Flexible Carbon Paper From Waste Polypropylene: Excellent Electromagnetic Shielding Performance and Multifunctional Integration"的研究论文。研究受珍珠层(Nacre)层状砖-泥微结构启发,以回收聚丙烯(rPP)和废弃预氧化纤维为双废料前驱体,通过液相磺化过程中PP基体的"异质溶胀"(heterogeneous swelling)效应,成功构建了PP衍生碳与短切碳纤维(SCF)的高强度柔性互穿网络结构。

本研究利用PP衍生碳与短切碳纤维(SCF)构建了高强度的柔性互穿网络结构。由SCF与PP衍生微裂纹形成的协同三维导电网络,使材料展现出高达7735 S m−1的电导率。PP-CP在X波段展现出高达58.8 dB的电磁干扰屏蔽效能(EMI SE)和6642 dB·cm²/g的厚度平均比屏蔽效能(SSE/t),同时具备优异的焦耳热效应、疏水性和透气性。PP-CP 卓越的多功能集成特性不仅满足了新一代可穿戴电子设备的需求,同时也为聚丙烯和碳纤维资源的可持续利用开辟了一条新途径。

2图文导读



图1、(a) Schematic diagram of PP-CP preparation, (b) Potential application scenarios of PP-CP, (c) SEM images of PP-CF1300 treated by sulfuric acid for (c1) 0 h, (c2) 0.5 h, (c3) 1 h, (c4) 2 h, (d) SEM images of (d1–d3) CPP-CF1300-900 and (d4) digital photographs of PP-CF1300, SPP-CF1300 and PP-CP.



图2、(a) XRD curves of CPP-CFX-900, Raman spectra of (b) PP-derived carbon and (c) carbon fiber, (d) XPS spectra of CPP-CFX-900, (e) C1s, (f) O1s, (g) N1s, and (h) S2p high-resolution peak spectra of CPP-CF1300-900。



图3、(a) SET of CPP-CFX-900 in the X-band, (b) Average SE of CPP-CFX-900 in the X-band, (c) SET of CPP-CF1300-Y in the X-band, (d) Conductivity of CPP-CF1300-1300, (e) SET, (f) Average SE, (g) SEA/SET, and (h) Power factor of CPP-CF1300-1300 in the X-band with different contents of SCF, (i) Reported shielding efficiency of advanced electromagnetic shielding materials, (j) Schematic diagram of PP-CP for EMI shielding application and (k) Electromagnetic shielding mechanism of PP-based carbon paper.



图4、(a) Schematic diagram of PP-CP joule heating performance test, (b) Curves of surface temperature for PP-CP over time under different input voltages, (c) Surface temperature of PP-CP under different input voltages, (d) Linear fitting of PP-CP surface temperature to U2, (e) Curves of PP-CP surface temperature over time with gradient voltage, (f) Electric heating curve at 3.5 V switching cycle, (g) Temperature stability of PP-CP at an input voltage of 3.5 V, (h) Electrothermal conversion mechanism of PP-CP, (i) Heating water at an input voltage of 3.5 V, and (j) Ice melting and oil absorption at an input voltage of 3.5 V.



图5、(a) Tensile strength of PP-CP, (b)Tensile strength and tensile modulus of carbon fibers, (c) SEM image and digital photograph of PP-CP in a bent state, Static contact angle of PP-CP with (d) water, coffee, milk, and juice, (e) Hydrophobicity demonstrated by digital photos and static contact angle images, (f) Self-cleaning performance, (g) Breathability, and (h) Flame retardancy of PP-CP.

3小结

在本研究中,利用再生聚丙烯(rPP)通过硫酸磺化及高温碳化工艺,制备了一种柔性聚丙烯基碳纸。再生聚丙烯(rPP)相的异质膨胀诱导了基体内的微裂纹形成和结构重排。结合SCF的桥接效应,形成了一种致密的“砖瓦式”碳结构,这既提高了电磁屏蔽性能,又增强了结构柔韧性。得益于由异质碳源形成的三维导电网络,PP-CP在保持优异柔韧性的同时,实现了58.8 dB的最佳电磁干扰屏蔽值(EMI SE)。与此同时,相互连接的碳网络还赋予了PP-CP多种集成功能,包括焦耳热效应、应变传感、疏水性、透气性和阻燃性。再生聚丙烯与废纤维的结合不仅为碳纸制备提供了可持续的前驱体体系,同时也为调控柔性电磁屏蔽材料的微观结构和整体性能开辟了一条有效途径。

文献:
https://doi.org/10.1002/smll.73607



来源:材料分析与应用

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
不建议女孩子穿成这样去跑步,这样穿太危险了……

不建议女孩子穿成这样去跑步,这样穿太危险了……

马拉松跑步健身
2026-05-08 06:30:16
曾被越南拖着不还的中国领土,现在回归后,当地人成一特殊民族

曾被越南拖着不还的中国领土,现在回归后,当地人成一特殊民族

吕醿极限手工
2026-05-07 19:40:39
1.3 亿欧 + 4 大新援!老佛爷为穆里尼奥回归铺路,皇马要搞大的

1.3 亿欧 + 4 大新援!老佛爷为穆里尼奥回归铺路,皇马要搞大的

奶盖熊本熊
2026-05-08 00:36:05
特斯拉4680电池实测翻车:续航缩水52公里

特斯拉4680电池实测翻车:续航缩水52公里

全栈遛狗员
2026-05-08 01:07:01
深圳供电局2026校招名单出炉,最吃香的是这几所大学!

深圳供电局2026校招名单出炉,最吃香的是这几所大学!

手工制作阿爱
2026-05-08 07:47:45
美3艘军舰成功驶出海峡、伊朗没拦住,川普称不签协议就继续打

美3艘军舰成功驶出海峡、伊朗没拦住,川普称不签协议就继续打

邵旭峰域
2026-05-08 10:02:59
港独、骂中国人,如今却还想来内地捞金,这3位香港明星令人作呕

港独、骂中国人,如今却还想来内地捞金,这3位香港明星令人作呕

傲傲讲历史
2026-04-19 01:20:08
在单位里永远要记住一个人际关系的残酷实情:如果领导有事不直接找你,反倒让同事传话告诉你,只能说明这两个问题

在单位里永远要记住一个人际关系的残酷实情:如果领导有事不直接找你,反倒让同事传话告诉你,只能说明这两个问题

心理观察局
2026-05-08 09:11:06
长三角10座万亿GDP城市1季报,全员增速跑赢全国均线,合肥最高

长三角10座万亿GDP城市1季报,全员增速跑赢全国均线,合肥最高

金卡读城
2026-05-07 21:18:25
兄弟们,这个我是真的喜欢

兄弟们,这个我是真的喜欢

贵圈真乱
2026-05-08 10:36:08
中日大战!国足生死战,最强国少恐将两连败出局

中日大战!国足生死战,最强国少恐将两连败出局

林子说事
2026-05-08 09:10:07
伦敦世乒赛最新战报:男女团首组四强诞生!中日率先锁定奖牌

伦敦世乒赛最新战报:男女团首组四强诞生!中日率先锁定奖牌

刘哥谈体育
2026-05-08 08:49:29
老照片还原格瓦拉被捕遇害全过程:身体被肢解,遇害47年后才曝光

老照片还原格瓦拉被捕遇害全过程:身体被肢解,遇害47年后才曝光

史之铭
2026-05-05 17:49:57
震惊!月薪9500元男子被相亲女嫌弃,直言不合适,其对话登上热搜

震惊!月薪9500元男子被相亲女嫌弃,直言不合适,其对话登上热搜

火山詩话
2026-05-06 06:50:06
大巴黎再进欧冠决赛,主席暗讽姆巴佩:这波 “杀人诛心” 太狠了

大巴黎再进欧冠决赛,主席暗讽姆巴佩:这波 “杀人诛心” 太狠了

姜大叔侃球
2026-05-07 10:50:05
专访后24小时,吴宜泽回国真实处境曝光

专访后24小时,吴宜泽回国真实处境曝光

生命之泉的奥秘
2026-05-08 04:27:05
五一档电影全军覆没,仅有两部票房破亿,陈思诚新片亏千万成笑话

五一档电影全军覆没,仅有两部票房破亿,陈思诚新片亏千万成笑话

动物奇奇怪怪
2026-05-07 15:18:54
退票!多景区暂停网红高空项目

退票!多景区暂停网红高空项目

南方都市报
2026-05-07 20:58:34
多项研究显示:性生活频率过低,男女容易早衰且患癌风险增高!

多项研究显示:性生活频率过低,男女容易早衰且患癌风险增高!

灯锦年
2026-05-05 21:55:51
王曼昱轻松击败申裕斌,为何孙颖莎赢金娜英艰难?马琳贡献表情包

王曼昱轻松击败申裕斌,为何孙颖莎赢金娜英艰难?马琳贡献表情包

体育大学僧
2026-05-08 09:39:34
2026-05-08 11:04:49
石墨烯联盟
石墨烯联盟
汇聚行业资讯,介绍研究进展。
6139文章数 3987关注度
往期回顾 全部

科技要闻

追赶星舰:中国商业火箭离SpaceX有多远?

头条要闻

媒体:特朗普党内同盟访华 当着王毅的面感谢中国

头条要闻

媒体:特朗普党内同盟访华 当着王毅的面感谢中国

体育要闻

巴黎再进欧冠决赛,最尴尬的情况还是发生了

娱乐要闻

黄子佼获缓刑4年,无需入狱服刑

财经要闻

一觉醒来,美伊又打起来了

汽车要闻

雷克萨斯全新纯电三排SUV 全新TZ全球首发

态度原创

时尚
亲子
健康
手机
房产

今年母亲节,和妈妈一起变漂亮

亲子要闻

1-3岁婴幼儿可享全日半日临时托

干细胞治烧烫伤面临这些“瓶颈”

手机要闻

谷歌Pixel 12系列手机自研芯片Tensor G7曝光:代号Lajolla

房产要闻

豪掷6.8亿拿地!何猷君大手笔投资三亚!

无障碍浏览 进入关怀版