隨著電子設(shè)備高頻高速化發(fā)展，電磁干擾（EMI）問題日益嚴(yán)重。在電子設(shè)備和電磁波源之間用電磁屏蔽材料阻隔是解決EMI問題的簡單有效方法。電子設(shè)備閉合處是發(fā)生電磁波泄露的重要場所，一般采用加塞導(dǎo)電膠條、導(dǎo)電泡棉（泡沫）等方式進(jìn)行電磁屏蔽。同時，為了維持穩(wěn)定的電磁屏蔽效果，這些屏蔽材料還須擁有良好的循環(huán)壓縮穩(wěn)定性。目前，這些電磁屏蔽材料主要通過提高本體電導(dǎo)率的方法使自身獲得優(yōu)異的電磁屏蔽性能，但由于增加了材料表面和空氣之間的阻抗不匹配度，屏蔽材料對電磁波發(fā)生大量反射，易造成電磁波二次污染。

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、深圳先進(jìn)電子材料國際創(chuàng)新研究院研究員孫蓉團(tuán)隊在Chemical Engineering Journal期刊上以Electrically conductive gradient structure design of thermoplastic polyurethane composite foams for efficient electromagnetic interference shielding and ultra-low microwave reflectivity為題發(fā)表了研究成果，開發(fā)出具有低反射損耗特征的高效電磁屏蔽復(fù)合泡沫。

研究人員分別以三維分形銀枝晶（AgFDs）和碳納米管（CNTs）為高導(dǎo)電、低導(dǎo)電填料，熱塑性聚氨酯（TPU）為聚合物基體，利用AgFDs的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征與可滲透性，采用逐層澆注冷凍工藝及冷凍干燥技術(shù)制備出低反射、高屏蔽效能的AgFD/CNT/TPU復(fù)合泡沫。該工作利用電磁波在電磁屏蔽材料表面及內(nèi)部的反射-吸收原理，合理構(gòu)建導(dǎo)電梯度結(jié)構(gòu)，大幅降低電磁波在復(fù)合泡沫表面的反射并將絕大部分射入泡沫的電磁波通過內(nèi)部多重反射和吸收轉(zhuǎn)化為熱能。通過設(shè)計獨特的“低反射-吸收-高反射-再吸收”的電磁波衰減路徑，在AgFDs填充率0.103 vol%、厚度3.4 mm的條件下，電磁屏蔽效能SE高達(dá)88.5 dB，而代表反射部分的SER值僅為0.29 dB。此外，由于在制備復(fù)合泡沫過程中采用定向冷凍工藝，復(fù)合泡沫的骨架具有較高的取向性，在宏觀上表現(xiàn)出良好的循環(huán)壓縮穩(wěn)定性。

深圳先進(jìn)院博士后雷作敏為論文第一作者，深圳先進(jìn)院副研究員胡友根和深圳先進(jìn)院研究員朱朋莉為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金、深圳基礎(chǔ)研究計劃等的資助。

圖1 (a) AgFD/CNT/TPU復(fù)合泡沫的SEM截面圖；(b) AgFD/CNT/TPU復(fù)合泡沫的底部及AgFDs的SEM圖；(c) AgFD/CNT/TPU復(fù)合泡沫的結(jié)構(gòu)與電磁屏蔽機理示意圖；(d) AgFD/CNT/TPU復(fù)合泡沫與其他電磁屏蔽材料的屏蔽性能對比圖。