文/陳根

隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、可穿戴設(shè)備的發(fā)展，電路集成越來(lái)越復(fù)雜。無(wú)論是汽車高性能的音響系統(tǒng)，還是體積越來(lái)越小的5G通信設(shè)備，要保證這些電子產(chǎn)品正常運(yùn)行，電磁干擾屏蔽至關(guān)重要。

在電子設(shè)備工作時(shí)，既不希望被外界電磁波干擾，又不希望自身輻射出電磁波干擾外界設(shè)備及危害人體健康，所以需要阻斷電磁波的傳播路徑。這就要求其自身產(chǎn)生的電磁波被吸收，而外界入射的電磁波被反射或吸收。

傳統(tǒng)金屬比如銅和鋁等，是常用的電磁屏蔽材料，但它們?nèi)菀妆桓g且密度較高。此外，它們以反射電磁波為主，往往容易造成二次污染。因此在便攜式可穿戴設(shè)備和航空航天材料中，具備優(yōu)異力學(xué)性能和超低密度的電磁屏蔽材一直是剛需。

基于此，科學(xué)家們使用石墨烯、MXenes（過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物）和金屬納米線，研發(fā)出具有超低密度、超高電磁屏蔽性能和優(yōu)異力學(xué)性能的復(fù)合物。

該石墨烯復(fù)合物能使入射的電磁波被多次反射和吸收，適合用于超高性能的電磁屏蔽應(yīng)用。該材料內(nèi)部模仿蜂巢結(jié)構(gòu)，能有效降低材料密度并增強(qiáng)電磁屏蔽性能。通常情況下，只需在計(jì)算機(jī)中輸入想要的圖案，就能訂制出想要的蜂窩狀多孔石墨烯材料，甚至可以做出刺繡圖案。

蜂窩結(jié)構(gòu)的好處還在于，材料在面對(duì)彎曲、拉伸、扭轉(zhuǎn)等時(shí)，蜂窩結(jié)構(gòu)可使得應(yīng)力分散，從而避免應(yīng)力集中導(dǎo)致材料疲勞損傷的情況發(fā)生。因此，即便給蜂窩狀多孔石墨烯材料做了1000次彎曲循環(huán)試驗(yàn)，其電性能也絲毫未損。

另外，蜂窩狀多孔石墨烯材料厚度更大，電磁屏蔽性能更好。單片48.3μm 的蜂窩狀多孔石墨烯材料，在10 GHz時(shí)的電磁屏蔽性能大約是40dB，此時(shí)它能屏蔽 99.99% 的入射電磁波；當(dāng)把該材料堆疊到 6 層后，電磁屏蔽性能可達(dá) 80 dB，并能衰減 99.999999% 的入射電磁波。

值得一提的是，該材料成本較低。蜂窩狀多孔石墨烯材料的原材料為商用聚酰亞胺，尺寸為 50 cm*100 cm 的商用聚酰亞胺薄膜的價(jià)格約為100元人民幣。而市面上由化學(xué)氣相沉積法（CVD）生長(zhǎng)的銅基底多層石墨烯尺寸 5 cm*5 cm 的價(jià)格約為2000元。

并且，與石墨烯的CVD生長(zhǎng)技術(shù)相比，該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、條件溫和可控，制造過程效率高，很適合大規(guī)模制備。

目前，科學(xué)家們正在積極提高技術(shù)壁壘，希望可以使用該材料打造出特色產(chǎn)品。未來(lái)，經(jīng)過進(jìn)一步的研發(fā)，希望其可以能夠帶給人們新的驚喜。