MXene/聚合物电磁屏蔽复合材料的研究进展

导读：

随着电子通讯技术在各个领域的广泛应用，由此产生的电磁波加剧了电磁辐射污染，不仅直接影响高精度敏感电子设备的正常运行，还会危及人类的健康安全。二维层状过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物（MXene）具有突出的导电性、耐腐蚀性和化学活性，在电磁屏蔽领域展现出巨大的应用前景。对MXene/聚合物电磁屏蔽领域的研究进展进行全面综述，有利于促进研究人员对MXene的深入理解，并推动MXene及其MXene/聚合物电磁屏蔽材料的进一步突破和发展。

近期，西北工业大学化学与化工学院顾军渭教授结构/功能高分子复合材料（SFPC）研究团队在爱思唯尔旗下期刊Composites Communications（2019IF=4.915）上发表题为“MXenes For Polymer Matrix Electromagnetic Interference Shielding Composites: A Review” 的综述论文。该综述介绍了MXene及其前驱体MAX的种类和基本性质，总结了不同前驱体MAX和制备方法对MXene化学性质、结构和性能的影响，重点阐述了MXene/聚合物电磁屏蔽材料的制备方法及其最新的研究进展，提出了MXene及其MXene/聚合物电磁屏蔽材料中亟待解决的关键科学和技术问题，并展望了MXene及其MXene/聚合物电磁屏蔽材料的发展趋势。

结论与展望

本文综述了MXene的性质、制备方法，以及MXene/聚合物电磁屏蔽复合材料的制备方法和最新研究进展。然而，现阶段MAX相和MXene的成本较高，其制备工艺较为复杂，因此降低MAX相及MXene的成本，开发新的制备工艺是实现低成本MXene工业化生产的必经之路。同时，MXene表面的官能团不利于其导电特性的充分发挥，采用惰性气体或还原性气体对其进行高温处理可以有效去除-F、-OH等官能团，但会造成MXene的氧化，因此开发不含表面官能团的MXene是今后的重点研究方向之一。

此外，物理共混法制备MXene/聚合物电磁屏蔽复合材料工艺简单、适用性广，但通常需要较高填充量的MXene以构筑有效的MXene导电网络，不可避免地对MXene/聚合物电磁屏蔽复合材料的力学性能、加工性能和成本等带来影响；冷冻干燥法可以构筑完整的MXene三维导电网络同时保持其三维多孔结构，有效降低MXene的导电逾渗值，但较高孔隙率会加速MXene的氧化；预支成型法通过回填聚合物基体将MXene与空气隔绝，有效提高MXene的抗氧化性，但聚合物基体和MXene之间无化学作用，使其力学性能较差；真空辅助抽滤法可以形成均匀的MXene导电网络，但聚合物基体和MXene大多通过氢键交联，其结合力相对较弱，力学性能有待进一步提升；多层交替抽滤由于聚合物层具有机械框架效应赋予MXene/聚合物电磁屏蔽复合膜优异的力学性能优异，但多层结构通常难以形成贯通的MXene导电网络。为了充分发挥MXene的高导电特性，合理而高效的结构设计和新型制备方法的开发对于制备下一代高性能MXene/聚合物电磁屏蔽复合材料是必要且至关重要。随着科学技术的不断进步，MXene及其MXene/聚合物电磁屏蔽复合材料的研究体系、制备方法及其赋予的综合性能也会不断地完善。