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Ultrastrong Nanopapers with Aramid Nanofibers and Silver Nanowires Reinforced by Cellulose Nanofibril-Assisted Dispersed Graphene Nanoplates for Superior Electromagnetic Interference Shielding
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-09-04 , DOI: 10.1021/acsnano.4c09462 Fugang Hu 1, 2 , Minghong Kui 3 , Jinsong Zeng 1, 2 , Pengfei Li 1, 2, 4 , Tianguang Wang 1, 2 , Jinpeng Li 1, 2 , Bin Wang 1, 2 , Chen Wu 1, 2 , Kefu Chen 1, 2
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-09-04 , DOI: 10.1021/acsnano.4c09462 Fugang Hu 1, 2 , Minghong Kui 3 , Jinsong Zeng 1, 2 , Pengfei Li 1, 2, 4 , Tianguang Wang 1, 2 , Jinpeng Li 1, 2 , Bin Wang 1, 2 , Chen Wu 1, 2 , Kefu Chen 1, 2
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High-strength, lightweight, ultrathin, and flexible electromagnetic interference (EMI) shielding materials with a high shielding effectiveness (SE) are essential for modern integrated electronics. Herein, cellulose nanofibrils (CNFs) are employed to homogeneously disperse graphene nanoplates (GNPs) into an aramid nanofiber (ANF) network and silver nanowire (AgNW) network, respectively, producing high-performance nanopapers. These nanopapers, featuring nacre-mimetic microstructures and layered architectures, exhibited high tensile strength (601.11 MPa) and good toughness (103.56 MJ m–3) with a thickness of only 24.58 μm. Their specific tensile strength reaches 447.59 MPa·g–1·cm3, which is 1.74 times that of titanium alloys (257 MPa·g–1·cm3). The AgNW/GNP composite conductive layers exhibit an electrical conductivity of 12010.00 S cm–1, providing the nanopapers with great EMI shielding performance, achieving an EMI SE of 63.87 dB and an EMI SE/t of 25978.80 dB cm–1. The nanopapers also show reliable durability, retaining a tensile strength of 500.96 MPa and an EMI SE of 57.59 dB after 120,000 folding cycles. Additionally, they have a good electrical heating performance with a fast response time, low driving voltage, effective deicing capability, and reliable heating capacity in water. This work presents a strategy to develop a high-performance nanopaper, showing great potential for applications in electromagnetic compatibility, national defense, smart electronics, and human health.
中文翻译：
具有芳纶纳米纤维和银纳米线的超强纳米纸，由纤维素纳米原纤维辅助的分散石墨烯纳米板增强，可实现卓越的电磁干扰屏蔽
高强度、轻质、超薄、柔性、高屏蔽效能（SE）的电磁干扰（EMI）屏蔽材料对于现代集成电子产品至关重要。在此，采用纤维素纳米原纤维（CNF）将石墨烯纳米片（GNP）分别均匀分散到芳纶纳米纤维（ANF）网络和银纳米线（AgNW）网络中，生产高性能纳米纸。这些纳米纸具有仿珍珠层的微观结构和层状结构，具有高拉伸强度（601.11 MPa）和良好的韧性（103.56 MJ m –3 ），厚度仅为24.58 μm。其比拉伸强度达到447.59 MPa·g –1 ·cm 3 ，是钛合金（257 MPa·g –1 ·cm 3 ）的1.74倍。 AgNW/GNP复合导电层的电导率为12010.00 S cm –1 ，使纳米纸具有良好的EMI屏蔽性能，EMI SE达到63.87 dB，EMI SE/t达到25978.80 dB cm –1 。纳米纸还表现出可靠的耐用性，在 120,000 次折叠循环后仍保持 500.96 MPa 的拉伸强度和 57.59 dB 的 EMI SE。此外，它们还具有良好的电加热性能，响应时间快，驱动电压低，除冰能力强，水中加热能力可靠。这项工作提出了开发高性能纳米纸的策略，在电磁兼容性、国防、智能电子和人类健康方面显示出巨大的应用潜力。
更新日期：2024-09-04
中文翻译：
具有芳纶纳米纤维和银纳米线的超强纳米纸，由纤维素纳米原纤维辅助的分散石墨烯纳米板增强，可实现卓越的电磁干扰屏蔽
高强度、轻质、超薄、柔性、高屏蔽效能（SE）的电磁干扰（EMI）屏蔽材料对于现代集成电子产品至关重要。在此，采用纤维素纳米原纤维（CNF）将石墨烯纳米片（GNP）分别均匀分散到芳纶纳米纤维（ANF）网络和银纳米线（AgNW）网络中，生产高性能纳米纸。这些纳米纸具有仿珍珠层的微观结构和层状结构，具有高拉伸强度（601.11 MPa）和良好的韧性（103.56 MJ m –3 ），厚度仅为24.58 μm。其比拉伸强度达到447.59 MPa·g –1 ·cm 3 ，是钛合金（257 MPa·g –1 ·cm 3 ）的1.74倍。 AgNW/GNP复合导电层的电导率为12010.00 S cm –1 ，使纳米纸具有良好的EMI屏蔽性能，EMI SE达到63.87 dB，EMI SE/t达到25978.80 dB cm –1 。纳米纸还表现出可靠的耐用性，在 120,000 次折叠循环后仍保持 500.96 MPa 的拉伸强度和 57.59 dB 的 EMI SE。此外，它们还具有良好的电加热性能，响应时间快，驱动电压低，除冰能力强，水中加热能力可靠。这项工作提出了开发高性能纳米纸的策略，在电磁兼容性、国防、智能电子和人类健康方面显示出巨大的应用潜力。
京公网安备 11010802027423号