細菌纖維素生物材料變身電磁屏蔽材料
2021-02-23 合成纖維 隨著電子工業的迅猛發展，電磁輻射作為「隱形殺手」正在危害著人類生命健康。近年來，通過嚮導電或不導電的高分子基體中加入一定量導電填料製成複合型導電聚合物，為高效電磁屏蔽材料的開發提供了新方法。石墨烯(Graphene, GR)是由碳原子以sp 2 雜化軌道構成的六邊形蜂巢晶格結構的二維單層片狀材料，特殊的納米結構使其具有優異的物理化學性質，其優異的導電性能掀起了石墨烯納米複合電磁屏蔽材料研究的熱潮。但石墨烯納米填料在聚合物基體中易團聚，分散性不好，進而影響複合材料的整體性能。因此，如何選擇合適的聚合物基體和製備工藝，提高石墨烯納米複合電磁屏蔽材料的質量，顯得尤為重要。天然生物材料，如細菌纖維素(bacterial cellulose, BC)，由於來源廣泛、綠色環保、力學性能好，且特殊的三維納米網絡結構(由直徑為3~8 nm的納米纖維素構成)中，大量的納米級孔可作為「模板」使用，引導控制合成具有特定形貌的聚合物納米功能複合材料，目前已成為國際上新型電磁屏蔽材料的研究熱點。但是細菌纖維素也存在一些局限性，如表面基團大多數是羥基，活性官能團單一，對改性劑和添加劑要求較高。此外，BC過於緻密的結構和光滑的表面使導電填料與其共混加工困難。針對上述問題，鹽城工業職業技術學院、青島大學、美國北達科他州立大學的王可以及鹽城工業職業技術學院的馬倩、王曙東、張寬長、馬邯等研究人員採用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(TEMPO)/NaBr/NaClO 體系對細菌纖維素進行氧化，然後以氧化細菌纖維素(oxidized bacterial cellulose，OBC)為基礎材料，負載還原氧化石墨烯(reduced graphene oxide，rGO)，經抽濾、烘乾製備OBC/rGO複合膜。該複合膜不僅具有多孔結構，而且具有良好的力學性能和電磁屏蔽效能，當rGO質量分數為50%時，電磁屏蔽效能可達30 dB，是一種可行的電磁屏蔽材料。相關成果已發表在2020年第10期《合成纖維》（Synthetic Fiber in China， DOI：10.16090/j.cnki.hcxw.2020.10.014）上，論文題目為「OBC/rGO複合膜的製備及電磁屏蔽性能」。
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