【文献篇】阻燃、屏蔽和高导热MXene/PVA 多功能复合薄膜

【文献篇】阻燃、屏蔽和高导热MXene/PVA 多功能复合薄膜

随着电子产品小型化和高频化的发展，具有高电磁干扰（EMI）屏蔽效能（SE）和热导率（TC）聚合物薄膜的需求也急速上升。近年来，二维过渡金属碳化物（MXenes）由于优异的导电性、大长径比和可调表面官能团引起了极大的关注，被认为是碳纳米材料的优良替代品，在电磁屏蔽领域得到了广泛的应用。

近日，郑州大学王建峰副教授与王万杰教授团队在国际著名期刊Chemical Engineering Journal发表了题目为《阻燃、屏蔽和高导热MXene/PVA 多功能复合薄膜》的论文。在论文中，采用多层浇铸工艺制备了具有交替多层结构的聚乙烯醇/过渡金属碳化物（PVA/MXene）薄膜，MXene薄膜的原材料Ti₃AlC₂由福斯曼公司提供。

连续MXene层提供了一个紧凑的导热和电子网络，同步赋予多层膜优良的EMI SE和TC性能。特别是27 μm厚的PVA/MXene多层膜（含19.5wt% MXene）的总电导率为716 S/m，最大EMI SE为44.4 dB，SSE/t为9343 dB cm² g^?1。同时，多层膜的面内TC高达4.57 W/mK，与纯PVA提高了近23倍。此外，多层体系结构使该膜具有显著的抗熔滴性能。这项工作提供了一个新的制备阻燃聚合物导热膜和EMI屏蔽膜的可行策略，在先进电子器件中具有巨大的应用前景。

图 1 PVA/MXene薄膜的制备机理图

图 2 PVA/MXene薄膜的导电和屏蔽性能

图 3 PVA/MXene薄膜的屏蔽性能对比

图 4 PVA/MXene薄膜的热导率

图 5 PVA/MXene薄膜的屏蔽性能与热导率对比

图 6 PVA/MXene薄膜的阻燃性能

通过多层浇铸法制备了PVA/MXene交替多层膜。MXene层提供了一个热传导和电子传导的连续网络，同步赋予聚乙烯醇基体具有优异的电磁屏蔽和导热性能。电磁屏蔽机制主要以吸收为主。此外，由于燃烧过程中产生了TiO₂，PVA/MXene多层膜表现出良好的阻燃性能。这项工作为MXene在高热导率、屏蔽性能和阻燃性能的聚合物基复合材料的制备提供了一种新颖有效的策略。

制作MXene薄膜的MAX相材料在纳米尺度范围内具有分层结构，因三种化学键的存在使其有金属和陶瓷的综合性能。特点包括耐氧化性、高弹性模量、高断裂韧性、高耐磨性、高润滑性、良好的导电导热性等。MAX相材料作为新的陶瓷材料家族，不断地发展壮大，其成员结构以211、312、413相为主，还发现了514、615、716相。福斯曼可提供以下MAX相以及MXene材料：








M₂AX(211): Ti₂AlC、Nb₂AlC、Ti₂AlN、Mo₂TiAlC₂、Mo₂GaC、

Cr₂AlC、Cr₂GaC、V₂AlC、Ta₂AlC

M₃AX₂(312): Ti₃SiC₂、Ti₃AlC₂、Nb₃AlC₂M₄AX₃(413):

Nb₄AlC₃、 V₄AlC₃

Ti₃AlC₂刻蚀后SEM单层/多层

详情点击原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894719318789

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