Легкая и гибкая гибридная мембрана из элекстрозных полимерных нанофибр/металлических наночастиц для высокоэффективного экранирования электромагнитных помех

В условиях возрастания загрязнения радиацией существует значительная потребность в создании высокоэффективных материалов для экранирования электромагнитных помех (EMI). Тем не менее изготовление материалов для EMI-экранирования с высокой эффективностью, малым весом и гибкостью для практического применения остаётся сложной задачей. В работе предложен эффективный и простой подход к получению свободно стоящих, лёгких и гибких гибридных мембран из сшитых полиикрилонитриловых (CPAN) нанофибр (NF) и металлических наночастиц (MNP) с высокой эффективностью экранирования и удовлетворительной механической прочностью методом электро-прядения с последующим бесэлектролитным осаждением. По сравнению с CPAN NF, декорированными Cu и Ni, гибридная мембрана CPAN NF/Ag наночастицы (NP) демонстрирует значительно более высокую электрическую проводимость. Для лёгкой гибридной мембраны CPAN NF/Ag NP толщиной 53 µm достигается превосходная эффективность экранирования EMI ≈90 дБ, что превосходит чистые металлы и большинство описанных ранее синтезированных материалов для EMI-экранирования. Отличная эффективность объясняется высокой проводимостью MNP и благоприятной пористой структурой гибридной NF-мембраны. Кроме того, полученная CPAN NF/MNP гибридная мембрана обладает приемлемой механической прочностью и отличной гибкостью. Подготовленная полимерная NF/MNP гибридная мембрана демонстрирует перспективные приложения в интеллектуальной переносной и носимой электронике. Пористая лёгкая мембрана, содержащая наноструктурированные полимеры и металлы, способна блокировать более 99.999999% внешнего радиочастотного излучения. В отличие от обычных устройств с жёсткими металлическими оболочками для отражения и поглощения нежелательных электромагнитных сигналов, предложенная мембрана может многократно (тысячи раз) изгибаться и складываться, что делает её пригодной для носимых приложений. Наномасштабные тонкие волокна полиикрилонитрила были электроспрядены в мембрану и затем покрыты наночастицами серебра, меди или никеля методом бесэлектролитного осаждения, что позволило получить гибкие высокопроводящие материалы с множественными порами, эффективно отражающими электромагнитные помехи. Эффективность экранирования мембраны превосходит эффективность чистых серебряных или алюминиевых фольг даже после многократных механических деформаций. Свободно стоящие, лёгкие и гибкие CPAN NF/MNP гибридные мембраны представляют собой перспективный материал для высокоэффективного EMI-экранирования, обеспечивая превосходную эффективность при толщине в несколько десятков микрометров.