Ultrathin-flexible multifunctional MXene composite hydrogels with good mechanical properties-high strain sensitivity and ultra-broadband EMI shielding performances

电磁干扰 材料科学 复合数 电磁屏蔽 宽带 自愈水凝胶 电磁干扰 灵敏度(控制系统) 拉伤 复合材料 电子工程 工程类 电信 高分子化学 医学 内科学
作者
Wenchong Ouyang,Mei Lin,Qi Liu,Chengbiao Ding,Yanming Liu,Chengwei Zhao,Limin Xu,Lu Fu,Dongpeng Luo,Chunguang Miao,Yu Bai,Quanming Lu,Tianzhi Luo,Zhengwei Wu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:494: 153068-153068 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.153068
摘要

Conductive hydrogels show excellent application potential in flexible and stretchable electromagnetic interference (EMI) shielding materials due to their water-rich porous structure and tissue-like mechanical properties. However, integrating multiple functions into EMI shielding materials remains challenging, including ultra-broadband EMI shielding, mechanical properties, strain sensitivity, flexibility, etc., with high performance. Here, through a straightforward and scalable combination of ultrasound-assisted dispersion and thermal polymerization, we have successfully synthesized the MXene/PE-CS composite hydrogels composed of acrylic acid (AA), 2-(Dimethylamino) ethyl methacrylate (DMAEMA), and chitosan (CS). It exhibits more comprehensive and excellent functionalities including high stretchability (0.47 MPa, 747 %), strain sensitivity (11.2), ultralow thickness (0.5–2.0 mm), good adhesion (0.13 MPa), and flexibility. More importantly, it achieves excellent shielding performance of more than 99.99 % in ultra-broadband (X-band, Ka-band, Ku-band, and THz-band) under ultralow thickness (0.5–2 mm) and MXene (transition metal carbides/nitrides) content (0.46 wt%), and the shielding properties can be dynamically controlled through MXene content, PE content and hydrogel thickness. Even after repeated stretching, bending, and long-term water evaporation, it still exhibits stable and high-performance EMI shielding performance. Our MXene/PE-CS composite hydrogels exhibit potential applications in ultra-broadband shielding for new generation flexible wearable electronic devices.
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