Bacterial-Cellulose-Reinforced Graphite Nanoplate Films for Electromagnetic Interference Shielding, Heat Conduction, and Joule Heating

材料科学 复合材料 电磁干扰 电磁屏蔽 电磁干扰 极限抗拉强度 复合数 细菌纤维素 焦耳加热 石墨 热导率 纤维素 电气工程 化学工程 工程类
作者
Mingshuai Fan,Jun Song,Meijie Qu,Shuhui Li,Ru Chen,Yue Ma,Ping Tang,Yuezhen Bin
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:6 (12): 10202-10212 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acsanm.3c01089
摘要

With the flourishing development of wireless communication, there is an urgent need for flexible and robust materials with excellent thermal conductivity (TC) and electromagnetic interference (EMI) shielding performance through simple and green preparation. In this work, we efficiently prepared bacterial-cellulose-reinforced graphite nanoplate (BC-GNP) composite films by the vacuum filtration of BC/GNP mixture dispersions. Compared with the pure GNP film with a loose and disordered structure, the BC-GNP composite showed a highly aligned and compact “brick-and-mortar” structure. Benefiting from the unique structure, the resultant BC-GNP with 20 wt % BC (20%BC) exhibited a high tensile strength of 47.3 ± 1.8 MPa and an electrical conductivity of 76.9 ± 3.3 S/cm. As expected, the 20%BC showed excellent EMI shielding effectiveness (EMI SE) of 36.4 dB and a specific EMI SE (SSE/t) value of 8860 ± 400 dB·cm2/g with a thickness of 38 ± 1 μm. The in-plane TC and anisotropy index could reach up to 80.2 ± 6.4 W/mK and 73 ± 3, respectively. The 20%BC also exhibited a satisfactory Joule heating performance of 139 °C at a voltage of 6 V. More importantly, the 20%BC possessed a biodegradable property, which would completely degrade after 5 days. Thus, this work provides a strategy to facilely prepare biodegradable, high-performance, and multifunctional materials for wearable devices.

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