隨著電子通訊技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，由此產(chǎn)生的電磁波加劇了電磁輻射污染，不僅直接影響高精度敏感電子設(shè)備的正常運(yùn)行，還會危及人類的健康安全。二維層狀過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物（MXene）具有突出的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和化學(xué)活性，在電磁屏蔽領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。對MXene/聚合物電磁屏蔽領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行全面綜述，有利于促進(jìn)研究人員對MXene的深入理解，并推動MXene及其MXene/聚合物電磁屏蔽材料的進(jìn)一步突破和發(fā)展。
近期，西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院顧軍渭教授結(jié)構(gòu)/功能高分子復(fù)合材料（SFPC）研究團(tuán)隊在愛思唯爾旗下期刊Composites Communications（2019IF=4.915）上發(fā)表題為“MXenes For Polymer
Matrix Electromagnetic Interference Shielding Composites: A Review” 的綜述論文。該綜述介紹了MXene及其前驅(qū)體MAX的種類和基本性質(zhì)，總結(jié)了不同前驅(qū)體MAX和制備方法對MXene化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和性能的影響，重點(diǎn)闡述了MXene/聚合物電磁屏蔽材料的制備方法及其最新的研究進(jìn)展，提出了MXene及其MXene/聚合物電磁屏蔽材料中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題，并展望了MXene及其MXene/聚合物電磁屏蔽材料的發(fā)展趨勢。
結(jié)論與展望
本文綜述了MXene的性質(zhì)、制備方法，以及MXene/聚合物電磁屏蔽復(fù)合材料的制備方法和最新研究進(jìn)展。然而，現(xiàn)階段MAX相和MXene的成本較高，其制備工藝較為復(fù)雜，因此降低MAX相及MXene的成本，開發(fā)新的制備工藝是實(shí)現(xiàn)低成本MXene工業(yè)化生產(chǎn)的必經(jīng)之路。同時，MXene表面的官能團(tuán)不利于其導(dǎo)電特性的充分發(fā)揮，采用惰性氣體或還原性氣體對其進(jìn)行高溫處理可以有效去除-F、-OH等官能團(tuán)，但會造成MXene的氧化，因此開發(fā)不含表面官能團(tuán)的MXene是今后的重點(diǎn)研究方向之一。
此外，物理共混法制備MXene/聚合物電磁屏蔽復(fù)合材料工藝簡單、適用性廣，但通常需要較高填充量的MXene以構(gòu)筑有效的MXene導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，不可避免地對MXene/聚合物電磁屏蔽復(fù)合材料的力學(xué)性能、加工性能和成本等帶來影響；冷凍干燥法可以構(gòu)筑完整的MXene三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)同時保持其三維多孔結(jié)構(gòu)，有效降低MXene的導(dǎo)電逾滲值，但較高孔隙率會加速MXene的氧化；預(yù)支成型法通過回填聚合物基體將MXene與空氣隔絕，有效提高MXene的抗氧化性，但聚合物基體和MXene之間無化學(xué)作用，使其力學(xué)性能較差；真空輔助抽濾法可以形成均勻的MXene導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，但聚合物基體和MXene大多通過氫鍵交聯(lián)，其結(jié)合力相對較弱，力學(xué)性能有待進(jìn)一步提升；多層交替抽濾由于聚合物層具有機(jī)械框架效應(yīng)賦予MXene/聚合物電磁屏蔽復(fù)合膜優(yōu)異的力學(xué)性能優(yōu)異，但多層結(jié)構(gòu)通常難以形成貫通的MXene導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。為了充分發(fā)揮MXene的高導(dǎo)電特性，合理而高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計和新型制備方法的開發(fā)對于制備下一代高性能MXene/聚合物電磁屏蔽復(fù)合材料是必要且至關(guān)重要。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，MXene及其MXene/聚合物電磁屏蔽復(fù)合材料的研究體系、制備方法及其賦予的綜合性能也會不斷地完善。
論文信息：
Ping Song, Bei Liu, Hua Qiu*, Xuetao Shi, Dapeng Cao,
Junwei Gu*. MXenes for polymer matrix electromagnetic interference shielding
composites: A review. Composites Communications, 2021, 24: 100653.
2019IF=4.915.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.coco.2021.100653