陳根：蜂窩狀石墨烯材料，可有效屏蔽入射電磁波_風聞

文/陳根

隨着物聯網、自動駕駛、可穿戴設備的發展，電路集成越來越複雜。無論是汽車高性能的音響系統，還是體積越來越小的5G通信設備，要保證這些電子產品正常運行，電磁干擾屏蔽至關重要。

在電子設備工作時，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。

傳統金屬比如銅和鋁等，是常用的電磁屏蔽材料，但它們容易被腐蝕且密度較高。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備和航空航天材料中，具備優異力學性能和超低密度的電磁屏蔽材一直是剛需。

基於此，科學家們使用石墨烯、MXenes（過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物）和金屬納米線，研發出具有超低密度、超高電磁屏蔽性能和優異力學性能的複合物。

**該石墨烯複合物能使入射的電磁波被多次反射和吸收，適合用於超高性能的電磁屏蔽應用。該材料****內部模仿蜂巢結構，能有效降低材料密度並增強電磁屏蔽性能。**通常情況下，只需在計算機中輸入想要的圖案，就能訂製出想要的蜂窩狀多孔石墨烯材料，甚至可以做出刺繡圖案。

蜂窩結構的好處還在於，材料在面對彎曲、拉伸、扭轉等時，蜂窩結構可使得應力分散，從而避免應力集中導致材料疲勞損傷的情況發生。因此，即便給蜂窩狀多孔石墨烯材料做了1000次彎曲循環試驗，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時的電磁屏蔽性能大約是40dB，此時它能屏蔽 99.99% 的入射電磁波；當把該材料堆疊到 6 層後，電磁屏蔽性能可達 80 dB，並能衰減 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格約為100元人民幣。而市面上由化學氣相沉積法（CVD）生長的銅基底多層石墨烯尺寸 5 cm*5 cm 的價格約為2000元。

**並且，**與石墨烯的CVD生長技術相比，該技術工藝簡單、條件温和可控，製造過程效率高，很適合大規模製備。

目前，科學家們正在積極提高技術壁壘，希望可以使用該材料打造出特色產品。未來，經過進一步的研發，希望其可以能夠帶給人們新的驚喜。