Abstract Enhancing the electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness (SH EF) with lightweight materials is a significant challenge. Herein, we introduce the fabrication of a heterogeneous metallic and semiconducting single-walled carbon nanotube (SWCNT) from the current synthetic method into films to optimize EMI SH EF. Because EMI SH EF can be affected by absorption and reflectance attenuation, optimizing the ratio of the metallic or semiconducting nature of SWCNT as a homogeneous electronic grade is critical. We optimized the SWCNT thin film as a homogeneous electronic grade and compared the EMI SH EF performance between them, with mechanistic insights. Specifically, we tuned the ratio of the metallic (m-) and semiconducting (s-) SWCNT in thin film and determined the EMI SH EF. Electronically pure m-SWCNT thin films showed the higher EMI SH EF than s-SWCNT thin film with the comparable tube length. Furthermore, a 1.2 μm thick film of sorted SWCNT exhibited a maximum EMI SH EF of approximately 35 dB with 3 mg of the lightweight film, and the highest normalized specific EMI SH EF (ESE/t), which is the EMI SH EF normalized by the density and thickness of the film, obtained herein was 153,333 dB cm2 g−1 in the frequency range of 12–19 GHz. Our findings demonstrate a substantial material design paradigm for the creation of next-generation material for high-performance EMI SH EF.

中文翻译：

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分选均匀电子级单壁碳纳米管对电磁屏蔽效能的影响

摘要 使用轻质材料增强电磁干扰 (EMI) 屏蔽效率 (SH EF) 是一项重大挑战。在此，我们将当前合成方法中的异质金属和半导体单壁碳纳米管 (SWCNT) 的制造引入到薄膜中，以优化 EMI SH EF。由于 EMI SH EF 会受到吸收和反射衰减的影响，因此将 SWCNT 的金属或半导体性质的比率优化为同质电子级至关重要。我们将 SWCNT 薄膜优化为同质电子级，并比较了它们之间的 EMI SH EF 性能，以及机械方面的见解。具体来说，我们调整了薄膜中金属 (m-) 和半导体 (s-) SWCNT 的比率，并确定了 EMI SH EF。电子纯 m-SWCNT 薄膜显示出比 s-SWCNT 薄膜更高的 EMI SH EF，管长相当。此外，1.2 μm 厚的分选单壁碳纳米管薄膜表现出约 35 dB 的最大 EMI SH EF 和 3 mg 轻质薄膜，以及最高的归一化特定 EMI SH EF (ESE/t)，即归一化的 EMI SH EF在 12-19 GHz 的频率范围内，此处获得的薄膜的密度和厚度为 153,333 dB cm2 g-1。我们的研究结果证明了一种实质性的材料设计范例，可用于创建用于高性能 EMI SH EF 的下一代材料。此处获得的最高归一化特定 EMI SH EF (ESE/t)，即通过膜的密度和厚度归一化的 EMI SH EF，在 12-19 GHz 频率范围内为 153,333 dB cm2 g-1。我们的研究结果证明了一种实质性的材料设计范例，可用于创建用于高性能 EMI SH EF 的下一代材料。此处获得的最高归一化特定 EMI SH EF (ESE/t)，即通过膜的密度和厚度归一化的 EMI SH EF，在 12-19 GHz 频率范围内为 153,333 dB cm2 g-1。我们的研究结果证明了一种实质性的材料设计范例，可用于创建用于高性能 EMI SH EF 的下一代材料。