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  電子設備的快速發(fā)展使電磁輻射、電磁干擾等問題日益突出，嚴重影響電子設備的正常運行和信息的安全傳遞，并危害人體健康。柔性電磁屏蔽材料可對電子設備及其所處環(huán)境進行有效防護，阻止電磁信息泄漏、切斷電磁波傳播途徑、抑制電磁波的輻射和干擾，是解決電磁輻射和電磁干擾問題最為重要的技術手段之一。隨著新一代柔性電子設備智能化、便攜化以及可穿戴化的發(fā)展趨勢，對電磁屏蔽材料的柔性、輕質、導熱性能及力學性能等方面也提出了更高的要求，亟需研究制備新型高性能、多功能柔性電磁屏蔽復合膜。

  西北工業(yè)大學化學與化工學院顧軍渭教授“結構/功能高分子復合材料”（SFPC）課題組通過在纖維素、聚苯胺基體中分別引入銀納米線、 Ti₃C₂T_x MXene（ACS Appl Mater Interfaces, 2020, 12: 18023；Compos Sci Technol, 2019, 183: 107833）實現(xiàn)其電磁屏蔽性能的有效提升；以芳綸納米纖維為增強層、 Ti₃C₂T_x MXene/銀納米線雜化導電填料為導電層，制備的雙層結構電磁屏蔽復合膜（ACS Nano, 2020, 14: 8368）兼具良好的柔韌性、優(yōu)異的力學性能、高電導率、突出的寬頻電磁屏蔽性能和熱管理性能等特性；并采用離子誘導自組裝和真空輔助抽濾成膜工藝制備出多孔結構的Ti₃C₂T_x MXene/rGO電磁屏蔽復合膜（Carbon, 2021, 175: 271），有效解決二維材料的自堆疊問題，增大片層間距、增加多重反射界面、延長電磁波傳輸路徑，實現(xiàn)其電磁屏蔽性能的高效提升。

  最近，SFPC課題組2020級博士研究生張雅莉同學借助“靜電紡絲-鋪層-熱壓”工藝制備了上下層為Fe₃O₄/聚乙烯醇（PVA）復合電紡纖維、中間層為Ti₃C₂T_x/PVA復合電紡纖維的三明治結構電磁屏蔽復合膜。靜電紡絲工藝促使Fe₃O₄和Ti₃C₂T_x沿PVA電紡纖維的徑向排列，有利于增加導磁、導電以及導熱通路形成的可能性。上下磁性層、中間導電層的三明治結構使電磁波在復合膜中經歷“吸收-反射-再吸收”的過程，并使Fe₃O₄和Ti₃C₂T_x的有效濃度提高，增加三明治結構電磁屏蔽復合膜對電磁波的磁滯損耗，且有助于在較低Ti₃C₂T_x用量下迅速實現(xiàn)其完整導電、導熱通路的高效搭建。得益于靜電紡絲工藝與三明治結構的優(yōu)化設計構建，當Ti₃C₂T_x用量為13.3 wt%且Fe₃O₄用量為26.7 wt%時，三明治結構電磁屏蔽復合膜在75 μm厚度下的電磁屏蔽效能（EMI SE）為40 dB，高于相同填料用量下基于共混-靜電紡絲-熱壓工藝制備的電磁屏蔽復合膜（21 dB）；此外三明治結構電磁屏蔽復合膜還具有優(yōu)異的導熱性能（導熱系數(shù)λ和熱擴散系數(shù)α分別為2.86 W/(m·K)和2.43 mm²/s）和力學性能（拉伸強度、韌性和楊氏模量分別高達27.7 MPa、6 MJ/m³和8.27 GPa）。

圖1 三明治結構電磁屏蔽復合膜的制備示意圖（a）及填料表征（b-g）

圖2 復合電紡纖維和三明治結構電磁屏蔽復合膜的微觀形貌

圖3 三明治結構電磁屏蔽復合膜的電磁屏蔽性能

圖4 三明治結構電磁屏蔽復合膜的電磁屏蔽機理示意圖

圖5 三明治結構電磁屏蔽復合膜的導熱性能

圖6 三明治結構電磁屏蔽復合膜的力學性能

  本工作近期以“Flexible Sandwich-Structured Electromagnetic Interference Shielding Nanocomposite Films with Excellent Thermal Conductivities”為題發(fā)表于Small（2021, 10.1002/smll.202101951.）上。第一作者為西北工業(yè)大學化學與化工學院20級博士研究生張雅莉同學，通訊作者是西北工業(yè)大學化學與化工學院顧軍渭教授。本研究工作得到了國家自然科學基金（51773169和51973173）、陜西省自然科學基礎計劃杰出青年基金項目（2019JC-11）、高分子電磁功能材料陜西省“三秦學者”創(chuàng)新團隊以及2021年度博士論文創(chuàng)新基金（CX2021107）的資助和支持。

  論文信息：Yali Zhang, Kunpeng Ruan, and Junwei Gu*. Flexible Sandwich-Structured Electromagnetic Interference Shielding Nanocomposite Films with Excellent Thermal Conductivities. Small, 2021, 10.1002/smll.202101951. 2020IF=13.281.

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202101951

作者簡介： 

張雅莉，女，陜西延安人，2020級博士研究生。2019年在西北工業(yè)大學獲學士學位，同年加入顧軍渭教授“結構/功能高分子復合材料”（SFPC）課題組攻讀碩士學位，并于2020年提前攻讀博士學位，師從顧軍渭教授。主要從事MXene基電磁屏蔽復合膜的結構設計、性能調控及機理研究。主持西北工業(yè)大學博士論文創(chuàng)新基金1項，參與XXX技術基礎重點項目1項、北京化工大學有機無機復合材料國家重點實驗室開放課題1項。以第一作者在Small, Compos Sci Technol和Carbon等高水平學術期刊發(fā)表SCI論文4篇，SCI引用800余次，H因子10（入選第一作者ESI熱點論文1篇、ESI高被引論文1篇）；參加國內學術會議2次（獲優(yōu)秀墻報獎1次）；授權、公開國家發(fā)明專利2件。

顧軍渭，浙江上虞人，西北工業(yè)大學化學與化工學院教授、博導，第四屆中國復合材料學會青年科學家獎獲得者（2021）、陜西省杰出青年科學基金獲得者（2019~2021）。入選英國皇家化學會會士、英國材料學會會士、世界排名前2%科學家（斯坦福大學發(fā)布，全球14222名/全球1.76‰，在入選榜單Polymers/Materials類別的全球341名科學家中名列第16位）�，F(xiàn)任化學與化工學院副院長、西北工業(yè)大學青年教職工工作委員會主任；任陜西省高分子科學與技術重點實驗室副主任、無人系統(tǒng)研究院智能材料與結構研究所所長、西北工業(yè)大學基礎研究學會會長；任中國復合材料學會導熱復合材料專業(yè)委員會常務副主任、中國化學會高級會員等。2002~2010在西北工業(yè)大學獲高分子材料與工程學士，材料學碩士、博士學位；2017年起在理學院、化學與化工學院擔任教授。主要從事功能高分子復合材料（導熱、電磁屏蔽、吸波等）和纖維增強先進樹脂基復合材料（透波、耐燒蝕等）的功能/結構一體化設計制備及加工研究工作。獲高等學�？茖W研究優(yōu)秀成果獎（科學技術）技術發(fā)明二等獎（排名2/6）。主持國家自然科學基金3項，XXX技術基礎重點項目、XXX計劃技術領域基金項目、XXX配套項目等國家級項目4項，陜西省杰出青年科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金項目（重點項目）和XXX科研計劃項目等省部級項目14項。以第一和/或通訊作者在Angew Chem Int Edit, Sci Bull, Compos Sci Technol和Macromolecules等期刊發(fā)表高水平SCI論文110余篇（入選第一和/或通訊作者ESI熱點論文32篇、ESI高被引論文50篇），SCI引用10000余次（H-index為62）。3篇論文入選2018、2019年“中國百篇最具影響國際學術論文”、1篇論文入選2020年“材料領域10大高被引論文”。在國內外重要學術會議上做邀請、口頭報告16次；任第十一屆亞澳復合材料會議、第四屆中國國際復合材料科技大會和2019全國高分子學術論文報告會等16個重要學術會議分會主席、副秘書長。授權國家發(fā)明專利21件。任J Mater Sci Technol、Adv Compos Hybrid Mater副主編，Compos Sci Technol、Composites Part B、Compos Commun，Nano-Micro Lett、Mater Today Phys、Nano Res和Chinese J Aeronaut等編委。