超薄,可伸缩和3D打印的补充纳米管-聚合物复合材料用于在极端环境中进行多式辐射屏蔽

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 辐射屏蔽 辐射屏蔽

背景情况:

• 在航空航天,国防和电子领域的先进应用需要能够同时保护电磁干扰 (EMI) 和中子辐射的材料.
• 现有的材料往往缺乏多功能性,例如轻量化,机械拉伸性,在极端环境条件下有效.

研究的目的:

• 开发一种能够实现双模式衰减 (EMI和中子辐射) 的新型材料系统,具有增强的机械性能.
• 为在恶劣环境中运行的下一代电子产品创建一个多功能和可适应的屏蔽架构.

主要方法:

• 使用互补纳米管制造整洁复合材料:化纳米管 (BNNTs) 和单壁碳纳米管 (SWCNTs).
• 将复合材料扩展到3D打印的架构中,使用可伸缩的聚甲基 (PDMS) 矩阵通过直接的墨水写作.
• 在周期性应变和极端温度 (-196°C至250°C) 下机械弹性的表征.

主要成果:

• 在微米尺度上,Neat复合材料实现了EMI屏蔽效率>50dB和1.27mm-1的中子衰减系数 (在1毫米厚度下~72%的衰减).
• 3D打印的聚合物复合材料在亚毫米厚度下显示了高达23dB的EMI屏蔽.
• 该材料在广泛的温度范围和周期性应变下保持了机械弹性.

结论:

• 针对下一代电子产品,已经提出了一种轻量级,坚固且符合规格的屏蔽策略.
• 开发的材料系统同时提供EMI和中子屏蔽,适合苛刻的应用.
• 具有可调性属性的复杂几何体的可扩展制造可以使用直接墨水写作来实现.