雙功能聚二甲基硅氧烷/銅納米線復(fù)合薄膜的制備與性能

張濤，邵亮，張夢輝，馬忠雷，李曉強，馬建中

（1.陜西科技大學(xué)輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)教育部重點實驗室,西安 710021；2.西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,陜西省高分子科學(xué)與技術(shù)重點實驗室,西安 710072；3.西北橡膠與塑料研究設(shè)計院有限公司,咸陽 712023；4.陜西科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院,西安市綠色化學(xué)品與功能材料重點實驗室,西安 710021）

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和萬物互聯(lián)時代的到來，電子電器設(shè)備正不斷向智能化、集成化、小型化和高頻化的方向發(fā)展［1～3］.電子產(chǎn)品在給人們的生活帶來極大便利的同時，也帶來了一系列電磁干擾（EMI）問題［4～6］.因此，電磁屏蔽材料的研究引起了學(xué)者們廣泛的關(guān)注.其中，質(zhì)量輕、易加工、電磁屏蔽性能優(yōu)異的聚合物基電磁屏蔽材料已成為當前的主要研究方向［7～9］.研究發(fā)現(xiàn)，聚合物基屏蔽材料需要大量的填料才可獲得相對滿意的電磁屏蔽效能（EMI SE），這不可避免地導(dǎo)致加工困難和力學(xué)性能降低等問題.要獲得低填充和高EMI SE性能的聚合物基屏蔽材料，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要［10～13］，多孔結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)、隔離結(jié)構(gòu)和仿生結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于聚合物基電磁屏蔽材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備［14～18］.使用具有優(yōu)異長徑比的高性能填料和填料表面功能化是構(gòu)建高效導(dǎo)電通路的方法之一，如銀納米線（AgNWs）、多壁碳納米管（MWCNTs）和還原氧化石墨烯（rGO）等可以有效改善聚合物基屏蔽材料的EMI SE［19～21］.

聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一種疏水類的有機硅彈性體，因其主鏈含—Si—O—結(jié)構(gòu)單元而被稱為硅氧烷聚合物，硅氧鍵的強度賦予了硅氧烷聚合物良好的熱穩(wěn)定性與耐化學(xué)穩(wěn)定性.其外觀為無色、無味且透明度高的液體，表面張力小，黏度隨溫度變化小，且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、生物相容性和耐候性［22］，可在-50～200℃下長期使用，被廣泛用于傳感器、電子器件襯底及電磁屏蔽基材等領(lǐng)域［23，24］.

柔性、輕質(zhì)以及多功能的特性是下一代電磁屏蔽材料的發(fā)展方向［25～27］.出色的光熱轉(zhuǎn)化性能在治療關(guān)節(jié)炎、癌癥以及肌肉損傷方面具有良好的應(yīng)用前景，電磁屏蔽和防輻射功能是新型光治療器件的重要要求［28］.此外，光熱轉(zhuǎn)化材料還在保暖、不接觸加熱、光敏器件以及可穿戴加熱設(shè)備等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，高效的光熱轉(zhuǎn)化效率使多功能復(fù)合材料在極寒、太空以及強電磁環(huán)境等復(fù)雜實際環(huán)境具有應(yīng)用前景［25，29］.

基于以上研究背景，本文通過環(huán)境友好的葡萄糖模板法和改進的濕化學(xué)還原法分別制備了多孔PDMS薄膜和高導(dǎo)電的銅納米線（CuNWs）.通過簡單的真空輔助抽濾法和熱壓法制備得到了PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜，其采用的“類夾心結(jié)構(gòu)”有效解決了銅在空氣中易氧化進而導(dǎo)致電導(dǎo)率大幅度降低的問題［30，31］，同時獲得了具有優(yōu)異電磁屏蔽和光熱轉(zhuǎn)化性能的雙功能輕質(zhì)柔性復(fù)合材料.該復(fù)合材料的制備過程無需使用有機溶劑，同時，通過改進的濕化學(xué)還原法將CuNWs的制備時間縮短了3 h［32］，得到了具有優(yōu)異長徑比和高導(dǎo)電性能的CuNWs.本文詳細研究了PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)率、電磁屏蔽性能和光熱轉(zhuǎn)化性能.

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

聚二甲基硅氧烷（PDMS）雙組分：A組分為乙烯基封端的聚（二甲基-甲基乙烯基硅氧烷），B組分為聚（二甲基-甲基氫硅氧烷）和鉑（Pt）催化劑，規(guī)格為DC184，美國道康寧公司；十六胺（HDA），規(guī)格為H810943-100 g，上海麥克林生化科技有限公司；無水乙醇和二水合氯化銅（CuCl2·2H2O），天津市天力化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖和正己烷，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硼氫化鈉（NaBH4），天津大茂化學(xué)試劑廠.以上試劑均為分析純，直接使用.

D8 Advance型X射線衍射儀（XRD），德國布魯克AXS公司；Carry 5000型紫外-可見分光光度計（UV-Vis），美國安捷倫科技有限公司；Verios 460型掃描電子顯微鏡（SEM），美國FEI公司；G2 F20 S-TWIN透射電子顯微鏡（TEM），美國FEI公司；ETM-204C型萬能拉力試驗機，深圳萬測試驗設(shè)備有限公司；ST2258C型四探針測試儀，蘇州晶格電子有限公司；ZVR4型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，德國Rohde &Schwarz公司；TZ808AD34-2000型紅外光源，深圳臺柱激光公司；DS-2TP21-6AVF/W型熱成像儀，杭州海康威視公司.

1.2 實驗過程

1.2.1 CuNWs的制備將二水合氯化銅、葡萄糖和HDA按摩爾比1∶2∶3.4加入200 mL去離子水中（由于HDA易結(jié)塊，在實驗前需將HDA搗碎，以增加接觸面積，提高反應(yīng)速率），充分攪拌12 h后，得到藍色乳狀液.將藍色乳狀液在100℃油浴鍋中低速攪拌9 h，得到紅褐色混合液，即為未純化的CuNWs.將該混合液離心并經(jīng)熱水洗滌后，使用正己烷進行渦旋萃取，取上層含紅棕色絮狀物的溶液，經(jīng)真空抽濾、干燥得到純化后的CuNWs.將純化后的CuNWs在乙醇中進行保存，防止其氧化.

1.2.2 多孔PDMS薄膜的制備將PDMS雙組分按照質(zhì)量比10∶1分別將PDMS前驅(qū)體（A組分）與固化劑（B組分）進行30 min磁力攪拌混合，將葡萄糖和前驅(qū)體混合物按照質(zhì)量比1.5∶1進行充分機械攪拌，得到均勻的混合物.將混合物放在兩塊聚四氟乙烯（PTFE）板之間，在80℃下固化1 h.然后，將固化后的PDMS薄膜置于70℃水浴環(huán)境中去除葡萄糖，即得到多孔PDMS膜.

1.2.3 PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的制備將在乙醇中保存的CuNWs混合液充分超聲5 min后，將分散均勻的CuNWs懸浮液經(jīng)真空抽濾沉積在多孔PDMS薄膜上，通過控制添加CuNWs的質(zhì)量獲得具有不同CuNWs面密度的薄膜，為避免CuNWs表面黏附氧化物影響其電性能，在使用前可使用一定濃度的硼氫化鈉溶液進行還原.待溶液抽濾完成后，將少量PDMS均勻涂覆在CuNWs表面，靜置20 min完成封裝.最后，將復(fù)合材料置于80℃烘箱中固化，即得到PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜.PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的制備流程如Scheme 1所示.

Scheme 1 Schematic illustration for fabrication of porus PDMS film,CuNWs and PDMS/CuNWs composite films

1.2.4 EMI屏蔽效能測試將復(fù)合薄膜裁制成22.86 mm×10.16 mm的長方形，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測定散射參數(shù)（S11，S22，S12和S21），在8～12 GHz頻段內(nèi)進行記錄，并根據(jù)下式計算復(fù)合材料的屏蔽效能（SET）、微波反射系數(shù)（SER）和微波吸收系數(shù)（SEA）［33，34］：

式中：SEM表示電磁波的多重內(nèi)部反射，當SET＞10 dB時可忽略.

1.2.5 光熱性能測定及近紅外熱成像測試將待測樣品裁制成1 cm×2 cm的長方形，使用TZ808AD34-2000型紅外光源進行加熱，通過控制光源與待測樣間的距離調(diào)整待測樣品表面的光斑大小，即實現(xiàn)不同光強測試條件.同時使用DS-2TP21-6AVF/W型熱成像儀對待測樣品表面溫度進行測定，記錄待測樣品表面溫度隨時間的變化.

2 結(jié)果與討論

2.1 多孔PDMS的形貌表征

圖1（A）為多孔PDMS薄膜的實物照片.由環(huán)境友好的糖模板法制備的多孔PDMS薄膜表現(xiàn)出高柔韌性，可以進行大角度彎折.這是因為葡萄糖充分溶解后，會在PDMS內(nèi)部形成連通的孔結(jié)構(gòu)，由于孔洞的存在，使得薄膜變得更加柔韌，可進行大角度彎折.圖1（B）和（C）分別是葡萄糖顆粒和多孔PDMS薄膜橫截面的SEM圖像.可見，葡萄糖顆粒為不規(guī)則的長條形，這與多孔PDMS的孔結(jié)構(gòu)相對應(yīng).通過葡萄糖的溶解使PDMS內(nèi)部產(chǎn)生豐富的三維孔結(jié)構(gòu)，這種尺寸較大的孔結(jié)構(gòu)有利于具有高長徑比的CuNWs彼此相互搭接，形成更加完善的導(dǎo)電通路；同時，這種結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)可將導(dǎo)電填料集中在表層，避免其在基體中無規(guī)分散，有利于提升填料的利用率.多孔PDMS薄膜內(nèi)部三維孔結(jié)構(gòu)彼此連通且孔徑大于商用濾膜的孔徑（約0.45 μm），這也確保了使用真空輔助抽濾法制備PDMS/CuNWs復(fù)合層的可行性.

Fig.1 Optical images of the bent porous PDMS film(A)and SEM images of the glucose(B)and the cell structure in cross section of the porous PDMS film(C)

2.2 CuNWs的微觀形貌及純化原理

圖2為純化前后CuNWs的SEM圖.由圖2（A）可見，未經(jīng)純化的CuNWs表面存在少量的銅納米顆粒（CuNPs）；從圖2（B）中可以清楚地看到CuNWs表面包裹有糊狀的HDA.這是因為在反應(yīng)體系中，封端劑HDA是一種長鏈烷基且不溶于水，其會選擇性地吸附在CuNWs的（100）晶面，而不是表面能較低的（111）晶面［32］.當（100）晶面鈍化后，銅原子在（111）晶面堆積并沿軸向生長為一維納米線［35］.從圖2（C）和（D）可以觀察到純化后的CuNWs中沒有明顯的銅納米顆粒存在，且表面光滑，CuNWs的平均直徑約為100～150 nm，長度超過了10 μm，具有較大的長徑比.這有利于CuNWs在復(fù)合材料內(nèi)部彼此搭接以構(gòu)建良好的導(dǎo)電通路，進而提升復(fù)合材料的電磁屏蔽和光熱轉(zhuǎn)化性能.

圖3為CuNWs的純化原理示意圖.首先將未純化的紅褐色混合液在10000 r/min轉(zhuǎn)速下離心，去除含有大量HDA的上層液.將底部沉淀分散于少量水相中，加入少量正己烷溶劑，渦旋混合5 min使兩相充分混合均勻，靜置一段時間，可以發(fā)現(xiàn)紅棕色的絮狀物由底部的水相進入上層的正己烷相，下層的水相雖無絮狀物，但也呈現(xiàn)淡紅色.這是因為附著在CuNWs表面的HDA傾向溶解于正己烷相，渦旋后HDA的疏水長鏈與正己烷接觸.由于CuNWs的比表面積較大，當CuNWs的尖端進入正己烷相時，HDA會快速解吸并產(chǎn)生驅(qū)動力將納米線拉入到正己烷相中，直到CuNWs完全離開水相.因為銅納米顆粒較小的比表面積，無驅(qū)動力向正己烷相移動，遺留在底部水相中，故水相呈淡紅色.

Fig.2 Microscopic morphology of CuNWs before(A,B)and after(C,D)purification by N-hexane with different magnifications

Fig.3 Schematic diagram of the purification principle of CuNWs between water and n-hexane(A)and optical photographs of the purification process of CuNWs by vortexing to remove HDA(B—D)

圖4（A）為CuNWs的XRD譜圖.可以看出，CuNWs在2θ=43.2°，50.5°和73.4°處出現(xiàn)了3個明顯的特征峰，分別對應(yīng)銅的（111），（200）和（220）晶面，同時（111）晶面峰強度高于其它2個晶面.這與文獻［32，35］報道的一致，表明成功制備了CuNWs.XRD譜圖中無其它衍射峰出現(xiàn)，說明所制備的CuNWs中不存在銅的氧化物，僅為單相CuNWs；衍射峰峰形尖銳，表明CuNWs結(jié)晶性能優(yōu)良.圖4（B）為CuNWs的紫外-可見吸收光譜，可以觀察到598 nm處的吸收峰，屬于CuNWs的等離子體共振特征吸收峰［35］.進一步對CuNWs進行TEM表征，可以看出CuNWs的微觀形貌呈線狀［圖4（C）］.從圖4（D）中可以觀察到非常明顯的晶格條紋，表明CuNWs具有良好的結(jié)晶性.通過測量可知，CuNWs的（111）晶面的晶格間距為0.209 nm，這與將2θ=43.2°代入布拉格方程計算得到的晶格間距一致.綜上所述，表明經(jīng)濕化學(xué)還原法成功合成了CuNWs.

Fig.4 XRD patterns(A),UV-Vis spectrum(B)and TEM(C),HRTEM(D)images of the CuNWs

2.3 PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能

Fig.5 SEM images(A,B),tensile stress-strain curves(C)and average tensile strength and fracture strain(D)of the PDMS/CuNWs composite films with different area densities of CuNWs

圖5（A）和（B）為PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的SEM照片.可以看出，PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)從上至下分別為純PDMS層、PDMS/CuNWs復(fù)合層以及底部的多孔PDMS層，形成了“類夾層結(jié)構(gòu)”，其中PDMS/CuNWs復(fù)合層厚度約為60 μm.這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以在確保復(fù)合薄膜輕質(zhì)、柔韌的前提下，有效解決銅在空氣中易氧化進而導(dǎo)致復(fù)合薄膜電磁屏蔽與光熱轉(zhuǎn)化性能大幅度下降的問題.同時具有高長徑比的CuNWs在復(fù)合薄膜中彼此搭接，為電荷傳輸提供了完備的傳輸通路，構(gòu)建了良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò).

圖5（C）和（D）為PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的拉伸強度和斷裂伸長率的研究結(jié)果.可見，隨著CuNWs的面密度從0.8 mg/cm2增加至2.4 mg/cm2，PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的斷裂伸長率先增加后降低，當CuNWs的面密度為1.2 mg/cm2時，復(fù)合薄膜的斷裂伸長率達到了107%，而隨著CuNWs的面密度增加至2.4 mg/cm2，復(fù)合薄膜的斷裂伸長率降至75%.復(fù)合薄膜的抗張強度也隨CuNWs面密度的增加先升高后降低，當CuNWs的面密度為1.2 mg/cm2時，復(fù)合薄膜的抗張強度達到0.88 MPa.這是因為CuNWs呈剛性，隨著CuNWs填充量的增加，復(fù)合薄膜的力學(xué)性能不斷增強，當CuNWs填充量達到某一閾值時，復(fù)合薄膜在受到外力變形時內(nèi)部應(yīng)力傳輸不均，使得復(fù)合薄膜的斷裂伸長率和抗張強度開始降低.

2.4 PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的方阻及電磁屏蔽性能

圖6示出PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的方阻和電磁屏蔽性能.圖6（A）示出了復(fù)合材料的方阻隨CuNWs面密度變化的規(guī)律.當CuNWs面密度從0.8 mg/cm2提升至2.4 mg/cm2時，PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的方阻從13.21 Ω/sq下降至0.29 Ω/sq.說明隨著沉積在多孔PDMS薄膜表面CuNWs含量的增加，同區(qū)域內(nèi)CuNWs所構(gòu)建的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更加完善且CuNWs間的搭接更加高效.由圖6（B）和（C）可見，純PDMS薄膜對電磁波基本沒有屏蔽作用，但隨著CuNWs面密度從0.8 mg/cm2提升至2.4 mg/cm2，PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的平均SET從20.1 dB提升至30.1 dB，最高可屏蔽掉99.9%的電磁波，已滿足商用需求.

Fig.6 Sheet resistance(A),EMI SE in X-band(B),average SET,SEA and SERin X-band(C)of the PDMS/CuNWs composites with different area densities of CuNWs

Fig.7 SET(A)and retention rate(B)of EMI SE in X-band of the PDMS/CuNWs composite films with different area densities of CuNWs after repeated bending for 1000 times

在實際應(yīng)用中，聚合物基電磁屏蔽復(fù)合材料具有良好的性能穩(wěn)定性也十分重要.將復(fù)合薄膜以1.8 mm的小曲率半徑和1次/2 s的頻率重復(fù)彎曲1000次后，測試了彎折后復(fù)合薄膜的電磁屏蔽性能.由圖7可見，PDMS/CuNWs復(fù)合材料的平均SET保持率隨CuNWs面密度的增大先增加后降低，其中當CuNWs面密度約為1.6 mg/cm2時，復(fù)合薄膜彎折后的性能保持率達到最大值（99%）.這是因為當CuNWs面密度僅為0.8 mg/cm2時，CuNWs所構(gòu)建的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)較疏散，彎折后，CuNWs間彼此隔絕且間距增大，重復(fù)彎折導(dǎo)致內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的破壞，影響其EMI SE保持率.而當填充量增加后，盡管彎折后性能會有所下降，但保持率仍高達80%以上.這也充分反映了聚合物基電磁屏蔽復(fù)合材料的一大特點：低填充時難以構(gòu)建高效導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，而高填充時復(fù)合材料的力學(xué)性能又有所降低.因此，當導(dǎo)電填料填充量配比最優(yōu)時，復(fù)合薄膜的性能穩(wěn)定性也最優(yōu).

2.5 PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的光熱性能及應(yīng)用

隨著功能材料的不斷發(fā)展，除優(yōu)異的電磁屏蔽性能外，PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜還兼具優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化能力，使得PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜在人機交互界面、可穿戴電子產(chǎn)品和儲能發(fā)熱等領(lǐng)域中顯示出巨大的應(yīng)用前景.并且所制備的PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的“類夾心結(jié)構(gòu)”使得CuNWs不會暴露在空氣中，解決了因銅的氧化導(dǎo)致的性能下降.

圖8為不同含量CuNWs復(fù)合薄膜的熱成像圖.使用光強為2 W/cm2的近紅外光照射復(fù)合材料表面60 s，其間每隔15 s用熱成像儀對復(fù)合材料的表面溫度進行監(jiān)測.由圖8可知，純PDMS薄膜在加熱60 s后表面溫度僅由20.5℃升至48.2℃，這說明純PDMS薄膜并沒有光熱轉(zhuǎn)化性能，表面溫度的上升僅為光斑積累所達到的溫度，并沒有將光能進一步轉(zhuǎn)化為熱能.當CuNWs面密度僅為0.8 mg/cm2.加熱時間僅為15 s時，復(fù)合薄膜的表面溫度就升至由20.5℃升至117℃；當CuNWs面密度進一步增加至2.4 mg/cm2時，復(fù)合材料在加熱15 s后表面溫度可高達211.2℃，加熱60 s后復(fù)合薄膜的表面溫度高達271℃.可見，由于CuNWs面密度越高，單位面積內(nèi)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點密度越高，構(gòu)筑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)就更加完善，因此相同加熱時間下隨CuNWs面密度的增大，復(fù)合薄膜的表面溫度也更高，復(fù)合薄膜具有十分快速的光熱響應(yīng)和轉(zhuǎn)化效率.

Fig.8 Thermal images of PDMS/CuNWs composite films with different area densities of CuNWs at different times under near-infrared light irradiation

進一步研究了不同光強下復(fù)合薄膜的表面溫度隨時間的變化關(guān)系.圖9為不同光照強度下不同PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的升溫曲線圖.可以看出，純PDMS薄膜在不同光強下均表現(xiàn)出緩慢的溫度增幅，當光強由1 W/cm2增加至2 W/cm2，純PDMS薄膜的表面溫度僅由29.2℃升至48.2℃；隨著CuNWs面密度的增加，復(fù)合薄膜表面穩(wěn)態(tài)飽和溫度均隨著光強度的增加而增加，并且CuNWs面密度愈高，復(fù)合薄膜達到穩(wěn)態(tài)溫度的時間愈短.如，當CuNWs面密度僅為0.8和1.2 mg/cm2時，在60 s加熱時間內(nèi)，復(fù)合薄膜的溫度呈現(xiàn)隨加熱時間正相關(guān)的變化規(guī)律；當CuNWs面密度增加至2.0和2.4 mg/cm2，加熱時間僅為30 s時復(fù)合薄膜的表面溫度就已達到穩(wěn)態(tài)溫度，而后復(fù)合薄膜表面溫度持續(xù)不變.上述結(jié)果表明，相同CuNWs面密度下PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜的表面溫度隨光強增加而增加，且當CuNWs面密度足夠高時，CuNWs彼此間相互搭接使得復(fù)合薄膜表面溫度達到穩(wěn)態(tài)溫度的速度更快，溫度也更高.

Fig.9 Time-temperature curves of PDMS/CuNWs composite films with different area densities of CuNWs under different near-infrared light intensitiesArea density of CuNWs/（mg·cm-2）：（A）0；（B）0.8；（C）1.2；（D）1.6；（E）2.0；（F）2.4.

復(fù)合薄膜因其內(nèi)部具有高效的CuNWs網(wǎng)絡(luò)而具有光熱轉(zhuǎn)化性能，因此，研究了復(fù)合薄膜在光照下的實際應(yīng)用性能.使用光強為1 W/cm2的紅光照射CuNWs面密度為0.8 mg/cm2的復(fù)合薄膜對10 mL水進行加熱，結(jié)果如圖10所示.加熱30 min后，水溫自32.8℃升溫至47.5℃.盡管復(fù)合薄膜在1 W/cm2光強下可以迅速升溫至約150℃，但對10 mL水的加熱速率略顯降低.這是因為用于加熱的復(fù)合薄膜的面積過小，在加熱水的過程中，溫度由靠近薄膜一側(cè)逐漸升高再傳導(dǎo)至整個水相，同時由于周圍環(huán)境一直處于室溫狀態(tài)，當復(fù)合薄膜表面溫度升高后還存在與外界的熱傳導(dǎo)，會使部分熱量由瓶子底部傳導(dǎo)至桌面并向周圍空氣傳遞了部分熱量.

Fig.10 Time-temperature curves and thermal images(insets)of the PDMS/CuNWs composite films for heating water

綜上可知，所制備的PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化性能，可將光能高效地轉(zhuǎn)化為熱能，在能量轉(zhuǎn)化、光治療及光敏器件領(lǐng)域均具有良好的應(yīng)用前景.

3 結(jié)論

通過環(huán)境友好的葡萄糖模板法和改進的濕化學(xué)還原法分別制備了多孔PDMS薄膜和高導(dǎo)電的CuNWS.使用簡單的真空輔助抽濾法和熱壓法制備得到了PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜，其采用的“類夾心結(jié)構(gòu)”有效解決了銅在空氣中易氧化進而導(dǎo)致電導(dǎo)率大幅度降低的問題，同時獲得了具有優(yōu)異電磁屏蔽和光熱轉(zhuǎn)化性能的雙功能柔性復(fù)合薄膜.結(jié)果表明，通過改良的濕化學(xué)還原法制備了具有優(yōu)異長徑比且無雜質(zhì)的CuNWs，CuNWs面密度為1.6 mg/cm2的PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜在小角度多頻次彎折1000次后性能保持率最高可達99.07%；CuNWs面密度為2.4 mg/cm2的PDMS/CuNWs復(fù)合薄膜在X波段最高SET可達30.1 dB，屏蔽效率高達99.9%；同時，在光強為2 W/cm2的近紅外光照射下，復(fù)合薄膜在僅加熱15 s后復(fù)其表面溫度高達211.2℃，具有十分快速的光熱響應(yīng)和轉(zhuǎn)化效率.該復(fù)合薄膜因其優(yōu)異的電磁屏蔽和快速的光熱轉(zhuǎn)化性能在通信、人工智能、光治療及光敏器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.