Eco-mimetic nanoarchitecture for green EMI shielding
Eco-mimetic nanoarchitecture for green EMI shielding
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用于绿色 EMI 屏蔽的生态模拟纳米结构
DOI：
10.1016/j.cej.2019.03.164
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发表时间：
2019-08
影响因子：
15.1
通讯作者：
Cao Mao-Sheng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Xi-Xi;Shu Jin-Cheng;Cao Wen-Qiang;Zhang Min;Yuan Jie;Cao Mao-Sheng
电磁干扰（EMI）屏蔽中的一个大问题被忽视了，那就是没有考虑对整体环境的友好性。强的二次反射会增加环境负担，加剧危害，因此开发绿色电磁屏蔽材料势在必行。然而，高效率和较少二次反射的协同作用仍然具有挑战性。在此，借鉴大自然的智慧，首次构建了三维仿生纳米结构，成功实现了绿色高效电磁屏蔽。它以三维分层双导电网络为特征，微观重构自然电磁衰减系统的空间和功能特性，具有高度集成的功能。通过对石墨烯周期的剪裁，可以提高其屏蔽效能（SE）和绿色屏蔽指数（gs），显示出潜在的电磁波吸收和屏蔽双重功能。该材料的声发射强度达1.54 dB，可折叠性（1.44 dB），密度低（1.01 g/cm ~ 3），热稳定性好（1.96%）。这是由于促进电子跳跃、诱导多极化中心、组装磁共振以及特别是蜂窝状表面的等效楔效应的协同作用。本研究为今后开发轻质、高效、环保的电磁多功能材料开辟了一条新的途径。
One big issue in electromagnetic interference (EMI) shielding is ignored, that is no consideration of friendliness to overall environment. Developing green EMI shielding materials is significantly imperative, because strong secondary reflection causes extra environment burden and worsening hazard. However, synergy of high efficiency and less secondary reflection remains challenging. Herein, learning from brilliant wisdom of nature, 3D eco-mimetic nanoarchitecture is constructed for the first time, successfully approaching green efficient EMI shielding. It features 3D hierarchical dual conductive nets, microcosmically reconstructing both spatial and functional characteristics of natural electromagnetic attenuation system, with highly integrated functions. Its shielding effectiveness (SE) and green shielding index (gs) can be increased by tailoring graphene cycles, showing potential for dual functions of electromagnetic wave absorbing and shielding. The SE reaches ∼54 dB with favorablegs(∼1.44), low density (∼0.1 g/cm3), and good thermal stability (∼96%). This arises from synergy of promoted electron hopping, induced multiple polarization centers, assembled magnetic resonance and especially, equivalent wedge effect of honeycomb-like surface. Our findings dig out a new way for developing electromagnetic multifunctional materials with light weight, high efficiency and eco-friendliness in the future.
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