在最近发表在《杂志》上的一项研究中纳米 - 麦克罗字母，来自中国的研究人员开发了一种基于聚合物的层次多功能聚酰亚胺复合膜，该复合膜包括61.0重量％的氧化物/氧化石墨烯/膨胀石墨，23.8重量％的氧化物/聚酰亚胺纤维和聚酰胺纤维，用作柔性，热脱水和热解析，和热释放和热酰亚胺纤维电子设备的电磁干扰（EMI）屏蔽膜。
学习：具有强大的导热率的层次多功能聚酰亚胺复合膜。图片来源：TJ-Rabbit/shutterstock/com
该膜显示了95.40 W（M K）的高平面内电导率系数-1，合适的拉伸强度为93.6 MPa，出色的EMI屏蔽有效性为34.0 dB，快速电加热响应为5秒。
用于热量耗散和EMI屏蔽的聚合物基复合材料
随着电子设备变得越来越紧凑和轻巧，由大量相互交织的电路引起的热量产生和EMI的量正成为一个严重的问题。许多研究人员试图开发超薄的柔性膜，这些膜可以同时散发热量并提供EMI屏蔽，以结合多壁碳纳米管/水性聚氨酯和氧化石墨烯（GO）/纤维素纳米纤维（CNF）。
然而，由于不受控制的隔离和填充物的团聚，聚合物基质中填充剂的直接混合通常会导致不连续的填充热传导途径。解决此问题的解决方案是首先准备合并的填充膜，然后再将其添加到聚合物矩阵中，例如石墨纳米片（GNP）/尼龙纱布或GNP/CNF，但由于填充膜和聚合物之间的弱粘附力，它们的耐用性较差矩阵。
PI复合膜制备过程的示意图。图片来源：Guo，Y等人，纳米 - 麦克罗字母
电纺聚酰亚胺（PI）纤维以其出色的拉伸强度，柔韧性和机械性能而闻名，而扩展的石墨（例如）具有较高的导热率，出色的EMI屏蔽性能和低成本；因此，例如，电纺Pi纤维基质中的填充膜是该应用程序的有前途的候选人。
但是，例如，自然界是脆弱的，并且具有差的机械性能，这使得它不适合转变为耐用的膜。另一方面，GO膜是柔性的，具有出色的机械性能，高比区域，并且可能与EG磁性填充剂形成π-π相互作用。
关于研究
在这项研究中，研究人员制造了三层聚合物复合膜，该膜由GO/E组成，EG的顶层用于高导热率，增强的EMI屏蔽和足够的机械性能，电纺上电纤维的底部基板层，以改善机械性能和中间位置氧化铁（铁）3o4）/pi层，可更好地粘附和EMI屏蔽。
GO是由Hummers方法制备的，EG是通过混合石墨和NH制备的4）2s2o8在h2所以4溶液，然后搅拌，过滤，洗涤和干燥。随后，EG分散在GO水溶液中，然后在压力机中进行超声，过滤，干燥和成型，以获得GO/EG膜。
固定添加Fe的Pi复合膜的λ3o4/pi和pi纤维（一种），PI复合膜的λ包含61.0 wt％的GO/EG随温度变化（b）。图片来源：Guo，Y等人，纳米 - 麦克罗字母
此外，将PI，4、4'-氧基二氨基（ODA）和硫素硫酸苯二氢化苯胺（PMDA）的前体溶解在二甲基乙酰氨酰胺溶剂中，以获得聚（amic Aciac）（PAA）溶液，从而进一步地添加出形成PI纤维。最后，合成FE3o4/PI中间层，ODA和FE3o4被分散在溶剂中，并进一步添加PMDA和Equilor ODA进入溶液中以获取Fe3o4/PAA混合物，然后进行热添加。
观察
扫描电子显微镜（SEM）表明，例如在顶部/EG层中比GO厚，这对于高导热率，足够的EMI屏蔽和机械稳定性是可取的。另外，pi分子链的纠缠3o4/PI层和PI纤维层以及GO/E的氢键和π-π相互作用3o4/PI层提供了强大的层次结构。GO/EG层，Fe3o4/PI层和PI纤维垫的厚度分别为70 µm，16 µm和160 µm。
瞬态平面热源方法表明，PI复合材料的热导率系数为95.40 W（M K）-1230.0 s cm的表面电导率-1，这仅取决于go/eg的量3o4/PI层没有效果。
从矢量网络分析（VNA）测试中，很明显，随着FE的百分比，PI复合膜的总EMI屏蔽效果和吸收效率增加3o4/pi在中间层中。而且，当铁3o4/PI量为23.8重量％，此EMI屏蔽效率最大为34.0 dB。同样，记录了5秒钟的快速加热响应。
PI复合膜的电加热特性。PI复合膜与不同电压的时间 - 温度关系（一种，，，，b），实验温度与U的线性拟合2（（C），梯度时PI复合膜的表面温度更换电压（d），PI复合膜的电加热稳定性在反复提供的电压后（e）。图片来源：Guo，Y等人，纳米 - 麦克罗字母
结论
研究人员准备了一个三层基于PI的聚合物复合材料，例如，EG作为顶层FE3o4/pi作为中间层，电纺Pi纤维作为底层层。由于存在更多的EG，因此GO/EG层赋予了高热导率，而少量GO提供了足够的灵活性。
同样，fe3o4在中间层中，增强了EMI屏蔽效果，底部电纺纤维提高了机械稳定性。此外，所有三层均表现出强大的粘附力。因此，新的PI复合材料是散热和EMI屏蔽的绝佳选择。
参考
Guo，Y.，Qiu，H.，Ruan，K.，Zhang，Y.，Gu，J.，分层多功能的聚酰亚胺复合膜，具有强大的热导率。纳米 - 麦克罗莱特。2021，14，26。https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-021-00767-4#citeas
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