本申请涉及电磁屏蔽材料技术领域,公开了一种用于屏蔽太赫兹波的纤维材料及其制备方法和应用。所述用于屏蔽太赫兹波的纤维材料,其为同轴的核‑壳结构,所述核层为二维层状材料,所述壳层为纳米纤维素;所述二维层状材料包括Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt; MXene或还原氧化石墨烯。本申请的用于屏蔽太赫兹波的纤维材料以二维层状材料为核层,并包裹纳米纤维素壳层骨架,形成二维层状材料@纳米纤维素同轴纤维。本申请制备的用于屏蔽太赫兹波的纤维材料,其不仅具有优异的电磁屏蔽性能,有效屏蔽频宽可以覆盖0.1~1.5THz波段,在该波段内平均屏蔽效能可达到47.61dB,而且具有优秀的力学性能,抗拉强度可达到161.6MPa,断裂伸长率可达5%。
背景技术
随着无线通信技术从第五代(5G)向第六代(6G)的迈进以及移动电子设备的发展,通信频段由千兆赫兹(GHz)至太赫兹(THz)波段拓展。太赫兹(Terahertz,THz)波具有高速度、低延迟及高精度传输的特性,极大地推动了无线通信技术的革新。然而,移动通信网络中的关键组件(移动台、基站与移动交换中心)在提升通信效率的同时,也不可避免地产生了长期持续的电磁辐射,这对人类健康保障、信息安全维护及设备组件稳定运行构成了日益严峻的挑战。
智能可穿戴屏蔽设备作为前沿探索的关注点,正朝着低功耗化、高集成化、强人机交互化及小成本化的方向迅猛发展。然而,传统的电磁干扰屏蔽材料密度高、可加工性差,无法满足智能可穿戴设备的要求。轻质、高效的新型电磁屏蔽材料,如二维(2D)层状材料MXene和氧化石墨烯(graphene oxide,GO),因其大纵横比(≤106
)、高比表面积(超过1000m2
/g)和良好的电导率(高达107
S/m)而受到关注。基于其导电性和独特的层状结构,2D层状材料MXene和还原后的氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO),在电磁干扰屏蔽方面表现突出。但是MXene和还原氧化石墨烯由于高孔隙率、低取向和弱层间范德华(vdW)相互作用而导致机械性能较低、柔韧性差,限制了其在智能可穿戴屏蔽设备中的柔性应用。
基于此,开发一种兼具卓越的电磁屏蔽效能、出色的柔韧性与适应性的太赫兹波屏蔽纤维,将其作为原料用于制备智能可穿戴设备,可最大化提升智能可穿戴设备穿戴的舒适度、功能集成度及环境适应性。其不仅是对未来通信技术安全性的重要保障,也是推动智能穿戴产业迈向新高度的关键一步。
实现思路