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Mechanically strong and folding-endurance Ti3C2Tx MXene/PBO nanofiber films for efficient electromagnetic interference shielding and thermal management
Carbon Energy ( IF 19.5 ) Pub Date : 2022-01-10 , DOI: 10.1002/cey2.174 Lei Wang 1 , Zhonglei Ma 1 , Yali Zhang 1 , Hua Qiu 1 , Kunpeng Ruan 1 , Junwei Gu 1
Carbon Energy ( IF 19.5 ) Pub Date : 2022-01-10 , DOI: 10.1002/cey2.174 Lei Wang 1 , Zhonglei Ma 1 , Yali Zhang 1 , Hua Qiu 1 , Kunpeng Ruan 1 , Junwei Gu 1
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Electromagnetic interference (EMI) shielding materials with excellent flexibility and mechanical properties and outstanding thermal conductivity have become a hot topic of research in functional composites. In this study, the “sol–gel-film conversion technique” is used to assemble polyetherimide-functionalized Ti3C2Tx nanosheets (f-Ti3C2Tx) with poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO) nanofibers (PNFs), followed by dialysis and vacuum drying to prepare f-Ti3C2Tx/PNF films with lamellar structures. When the loading of f-Ti3C2Tx is 70 wt%, the f-Ti3C2Tx/PNF film presents optimal comprehensive properties, with an EMI shielding effectiveness (SE) of 35 dB and a specific SE/thickness ((SSE, SE/density)/t) of 8211 dB cm2/g, a tensile strength of 125.1 MPa, an in-plane thermal conductivity coefficient (λ) of 5.82 W/(m K), and electrical conductivity of 1943 S/m. After repeated folding for 10,000 cycles, the EMI SE and the tensile strength of f-Ti3C2Tx/PNFs films still remain 33.4 dB and 116.1 MPa, respectively. Additionally, the f-Ti3C2Tx/PNF film also shows excellent thermal stability, flame retardancy, and structural stability. This would provide a novel method for the design and fabrication of multifunctional composite films and considerably expand the applications of MXene- and PNF-based composites in the fields of EMI shielding and thermal management.
中文翻译：
机械强度高且耐折叠的 Ti3C2Tx MXene/PBO 纳米纤维薄膜，用于高效的电磁干扰屏蔽和热管理
电磁干扰（EMI）屏蔽材料具有优异的柔韧性和机械性能以及出色的导热性，已成为功能复合材料研究的热点。在这项研究中，“溶胶-凝胶-薄膜转换技术”用于将聚醚酰亚胺功能化的 Ti 3 C 2 T x纳米片 ( f -Ti 3 C 2 T x ) 与聚( p -phenylene-2,6-benzobisoxazole ) 组装在一起。 ) (PBO) 纳米纤维 (PNFs)，然后通过透析和真空干燥制备具有层状结构的f -Ti 3 C 2 T x /PNF 薄膜。当加载f -Ti 3 C 2 T x为 70 wt%，f -Ti 3 C 2 T x /PNF 薄膜具有最佳的综合性能，EMI 屏蔽效能 (SE) 为 35 dB，比 SE/厚度 ((SSE , SE/density)/ t ) 为 8211 dB cm 2 /g，抗拉强度为 125.1 MPa，面内导热系数 ( λ ) 为 5.82 W/(m·K)，电导率为 1943 S/m . 反复折叠 10,000 次循环后， f -Ti 3 C 2 T x的 EMI SE 和拉伸强度/PNFs 薄膜仍分别保持 33.4 dB 和 116.1 MPa。此外，f -Ti 3 C 2 T x /PNF薄膜还表现出优异的热稳定性、阻燃性和结构稳定性。这将为多功能复合薄膜的设计和制造提供一种新方法，并大大扩展基于 MXene 和 PNF 的复合材料在 EMI 屏蔽和热管理领域的应用。
更新日期：2022-01-10
中文翻译：
机械强度高且耐折叠的 Ti3C2Tx MXene/PBO 纳米纤维薄膜，用于高效的电磁干扰屏蔽和热管理
电磁干扰（EMI）屏蔽材料具有优异的柔韧性和机械性能以及出色的导热性，已成为功能复合材料研究的热点。在这项研究中，“溶胶-凝胶-薄膜转换技术”用于将聚醚酰亚胺功能化的 Ti 3 C 2 T x纳米片 ( f -Ti 3 C 2 T x ) 与聚( p -phenylene-2,6-benzobisoxazole ) 组装在一起。 ) (PBO) 纳米纤维 (PNFs)，然后通过透析和真空干燥制备具有层状结构的f -Ti 3 C 2 T x /PNF 薄膜。当加载f -Ti 3 C 2 T x为 70 wt%，f -Ti 3 C 2 T x /PNF 薄膜具有最佳的综合性能，EMI 屏蔽效能 (SE) 为 35 dB，比 SE/厚度 ((SSE , SE/density)/ t ) 为 8211 dB cm 2 /g，抗拉强度为 125.1 MPa，面内导热系数 ( λ ) 为 5.82 W/(m·K)，电导率为 1943 S/m . 反复折叠 10,000 次循环后， f -Ti 3 C 2 T x的 EMI SE 和拉伸强度/PNFs 薄膜仍分别保持 33.4 dB 和 116.1 MPa。此外，f -Ti 3 C 2 T x /PNF薄膜还表现出优异的热稳定性、阻燃性和结构稳定性。这将为多功能复合薄膜的设计和制造提供一种新方法，并大大扩展基于 MXene 和 PNF 的复合材料在 EMI 屏蔽和热管理领域的应用。
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