电磁屏蔽|超低逾渗阈值的电磁-红外双屏蔽MXene基海绵

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研究速览

■ 近日，安徽大学张惠教授团队在国际知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表题为“Oxidation-Resistant MXene-Based Melamine Foam with UltralowPercolation Thresholds for Electromagnetic-Infrared Compatible Shielding”的研究论文。该论文该工作提出了一种基于二维材料 MXene 的复合材料，通过静电自组装和浸渍策略设计了一种由 MXene/聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 层组成的具有超低渗透阈值的多功能三聚氰胺海绵 (MF)。集成了EMI 屏蔽、红外 (IR) 隐身性、抗氧化性和压缩稳定性等多性能并且应用于穿戴电子、军事、半导体等高科技领域。

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▉  研究摘要  ▉

■ 信息技术的飞速发展跨越了移动通信、交通运输、航空航天和军事等领域。其中，我国的5G技术、人工智能、人造卫星取得重大突破。随着这些技术的发展，对电子设备的尺寸和运行速度提出了更高的要求，然而，集成的工业设备在运行过程中日益增强的电磁干扰 (EMI) 以及热量积聚，使得一些机密设备极易受到雷达、热成像仪和其他检测仪器的影响，构成重大安全风险。在此背景下，亟需一种轻质、灵活和抗氧化的 EMI 屏蔽材料来替代传统的致密、易腐蚀的金属基屏蔽材料。

■ 近日，安徽大学张惠教授团队通过静电自组装和浸渍策略制备了一种由 MXene/ PDMS层组成的具有超低渗透阈值的多功能三聚氰胺海绵。轻质海绵同时显示出EMI 屏蔽、红外 (IR) 隐身性、抗氧化性和压缩稳定性的多功能特性。此材料在X 波段（8.2-12.4 GHz）下表现出 45.2 dB 的出色 EMI 屏蔽效率，而 MXene 填料含量仅为 1.131 vol%。此外，由于其独特的三维多孔结构和低红外发射率，海绵上下表面之间的温差可以维持在45°C。疏水PDMS包覆的海绵骨架显示出高疏水性，暴露于潮湿空气 60 天EMI SE 仍稳定高效，且在 100 次压缩实验循环后表现出出色的机械稳定性。轻质隐形纳米复合海绵可在复杂环境中稳定服役，在可穿戴电子、军事、半导体等高科技领域显示出巨大的应用潜力。相关成果以标题为“Oxidation-Resistant MXene-Based Melamine Foam with Ultralow-Percolation Thresholds for Electromagnetic-Infrared Compatible Shielding”发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》(IF:10.38)。安徽大学材料学院硕士生徐子捷为本文第一作者。

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▉  研究要点图  ▉

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▉  研究总结  ▉

■ 作者采用浸渍法与静电自组装制备了一种超低渗阈的多功能导电海绵结构，在填充1.131 vol% MXene的情况下，具有45.2 dB的优异EMI SE和IR隐身性能，提供电磁-红外双屏蔽。此外，优良的抗氧化性能和机械稳定性使该复合材料能够在各种复杂和恶劣的环境中稳定工作，如潮湿空气和反复挤压。本研究揭示了具有独特物理化学特性的新型三维多孔泡沫材料，在军工、电磁屏蔽、半导体等高科技领域具有巨大潜力。

文章链接（阅读全文直达）：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c05544