來源|Journal of Materials Science & Technology

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背景介紹

隨著可穿戴集成器件的發展，熱量積累和散熱問題逐漸引起廣泛關注。不均勻的導熱率會導致設備效率低下甚至損壞，從而造成安全風險。良好的熱管理能力仍然是可穿戴材料面臨的挑戰。同時，電子元件產生的電磁（EM）波會干擾正常的電池行為和設備操作。因此，具有優異熱管理和EM屏蔽材料的超薄功能復合材料在可穿戴設備的優化方面具有廣闊的前景。熱管理和電磁屏蔽膜已被開發用于各種可穿戴應用。柔性織物的透氣性也是決定設備舒適性和可用性的關鍵因素，但金屬復合材料很難同時實現兩者兼而有之強度和透氣性。此外，可穿戴設備的輕薄特性往往會限制導電材料的熱管理能力。熱量積聚會導致薄膜失效，影響可穿戴織物的舒適性；增加電能也會影響材料的熱性能。熱傳導和分散通常伴隨著其他材料性能的波動，并且依賴于外部溫度，這使得可靠的散熱和熱利用受到很大限制。因此，柔性、透氣、增強的超薄金屬聚合物纖維膜用于有效的熱管理和高電磁干擾屏蔽仍然是一個挑戰，極大地限制了可穿戴設備的技術革命。

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成果掠影

近期，英國曼徹斯特大學李加深教授在用于有效的熱管理和電磁屏蔽的材料方面取得相關進展。

該團隊，通過在聚合物襯底上沉積銅顆粒，開發了超薄(15μm)、柔性和多孔的Cu/PLLA纖維膜。采用新穎的丙酮和熱處理工藝，在保持多孔纖維結構的同時，膜的強度顯著提高。其優異的透氣性和超高的導電性使復合材料具有快速的電加熱特性和良好的導熱性能，可有效地進行熱管理。同時，多孔聚合物襯底結構大大增強了導電物質的擴散，提高了膜的電磁干擾屏蔽效果(H波段為7797.98 dB

cm2

/g, Ku波段為8072.73 dB

cm2

/g)。該復合材料具有較高的柔韌性、透氣性和強度，并具有熱管理和電磁屏蔽功能，在未來的便攜式電子設備和可穿戴一體化服裝中具有很大的潛力。

研究成果以“Flexible, breathable, and reinforced ultra-thin Cu/PLLA porous-fibrous membranes for thermal management and electromagnetic interference shielding”為題發表于《Journal of Materials Science & Technology》。

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圖文導讀

圖1.Cu/PLLA復合材料的制備示意圖。

圖2.納米纖維膜的物理性能和導電性能。

圖3.納米纖維膜熱管理。

圖4.納米纖維膜的電磁屏蔽性能和應用。

圖5. 復合材料的微觀結構示意圖。

END

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審核編輯黃宇