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  近期，山東大學(xué)劉久榮教授、曾志輝教授團(tuán)隊(duì)和瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究所（EMPA）的趙善宇研究員團(tuán)隊(duì)展開合作，研發(fā)了一種輕質(zhì)、柔性的過渡金屬碳化物 (Ti₃C₂ MXene)/聚酰亞胺 (PI) (C-MXene@PI) 多孔復(fù)合高性能電磁屏蔽材料，該工作成功發(fā)表在微納材料領(lǐng)域的著名國產(chǎn)期刊《納微快報(bào)》(Nano-Micro Letters)上面。MXene@PI多孔復(fù)合材料是通過可擴(kuò)展的浸涂工藝和化學(xué)交聯(lián)制備的，制備方法簡單，可大規(guī)模生產(chǎn)。作為高性能電磁屏蔽材料，該復(fù)合泡沫完美結(jié)合了MXene的超強(qiáng)導(dǎo)電性及PI的微米級空隙結(jié)構(gòu)，在 28.7 至 48.7 mg/cm³ 的密度下表現(xiàn)出令人滿意的 X 波段電磁干擾 (EMI) 屏蔽效能 (SE)（22.5 ~62.5 dB），獲得了 21,317 dB·cm²/g 的優(yōu)異表面特定SE。疏水性化學(xué)交聯(lián)劑的選用增加了復(fù)合材料的抗氧化性、疏水性、防水性及極低溫度下的穩(wěn)定性。除電磁屏蔽功能外，該復(fù)合泡沫還可用作柔性加熱器。與由合金板組成的商用加熱器相比，其電熱性能更為優(yōu)異，熱分布更為均勻，在低電壓下具有顯著、穩(wěn)定，且可快速重現(xiàn)的特性。此外，該復(fù)合泡沫還可用作壓阻傳感器，很好地附著/穿戴在人體皮膚表面并展現(xiàn)出良好的傳感性能，實(shí)現(xiàn)對人體運(yùn)動進(jìn)行靈敏可靠的監(jiān)測。綜上所述，該新型多孔復(fù)合材料不僅具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能，亦可作為柔性加熱器以及可穿戴生物傳感器；該材料具備簡易且可規(guī)模化生產(chǎn)的制造工藝，在下一代柔性電子、航空航天和智能設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖4. 柔性復(fù)合泡沫的壓阻傳感性能：(a) C-MXene@PI復(fù)合泡沫的彎曲誘導(dǎo)拉伸和壓縮模式；(b, c) 復(fù)合泡沫在不同彎曲角度誘導(dǎo)拉伸下的電阻變化；(d) 復(fù)合泡沫在不同彎曲角度誘導(dǎo)壓縮下的電阻變化；(e, f) 通過電阻變化檢測手指循環(huán)彎曲活動；(g, h) 通過電阻變化檢測檢測手腕循環(huán)彎曲活動。

  本文通過一種簡單，可大規(guī)模生產(chǎn)的方法，制備出大面積、輕質(zhì)且強(qiáng)健、兼具優(yōu)秀柔性的過渡金屬碳化物 (Ti₃C₂ MXene)/聚酰亞胺 (PI) 多孔復(fù)合材料。除疏水性、抗氧化性和極端溫度穩(wěn)定性外，由于對構(gòu)筑單體和微觀結(jié)構(gòu)的有效設(shè)計(jì)，復(fù)合泡沫還獲得了優(yōu)異的電磁屏蔽性能。此外，高柔性的復(fù)合泡沫表現(xiàn)出優(yōu)異的電熱和壓阻傳感性能，在下一代柔性電子、航空航天和智能設(shè)備領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

  原文鏈接：

  Porous and Ultra?Flexible Crosslinked MXene/Polyimide Composites for Multifunctional Electromagnetic Interference Shielding

  Zhi?Hui Zeng*, Na Wu, Jing?Jiang Wei, Yun?Fei Yang, Ting?Ting Wu, Bin Li, Stefanie Beatrice Hauser, Wei?Dong Yang, Jiu?Rong Liu*, Shan?Yu Zhao*

  Nano-Micro Lett. (2022) 14:59；

  https://doi.org/10.1007/s40820?022?00800?0

作者簡介

劉久榮

本文通訊作者

山東大學(xué) 教授

主要研究領(lǐng)域：長期從事電磁仿真技術(shù)、電磁功能材料設(shè)計(jì)和研制、電磁性能測試分析等相關(guān)研究；包括：電磁波吸收材料、氣敏傳感器以及電化學(xué)儲能材料。

簡介：劉久榮教授，山東大學(xué)“齊魯青年學(xué)者”特聘教授，博導(dǎo)。長期從事電磁仿真設(shè)計(jì)技術(shù)、吸波材料制備、性能調(diào)控及應(yīng)用研究，2011年入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃，2013年獲得山東省自然科學(xué)杰出青年基金，2020年被聘為軍委科技委173計(jì)劃首席專家。先后承擔(dān)軍委科技委基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃（173計(jì)劃）、國家國防重大工程專項(xiàng)、國防基礎(chǔ)科研計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等國家及省部科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，研究成果在Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Nano-Micro Letters等SCI期刊上發(fā)表論文150余篇，他引超過6000次，獲得授權(quán)發(fā)明專利30余項(xiàng)。發(fā)明專利成果已轉(zhuǎn)化到企業(yè)，吸波產(chǎn)品已應(yīng)用于手機(jī)、基站以及筆記本等電子產(chǎn)品中；隱身材料已應(yīng)用于多個(gè)型號裝備。擔(dān)任SCI期刊Adv. Composites Hybrid Mater.編輯，軍科委材料組評審專家。

Email: jrliu@sdu.edu.cn

個(gè)人主頁：www.cmpc.sdu.edu.cn/info/1017/1011.htm

曾志輝

本文第一/通訊作者

山東大學(xué) 教授

主要研究領(lǐng)域：納米復(fù)合材料、電磁屏蔽/吸收材料、柔性電子器件。

簡介：山東大學(xué)曾志輝教授課題組在電磁屏蔽、微波吸收材料的設(shè)計(jì)、制備、構(gòu)筑及應(yīng)用領(lǐng)域的研究不斷取得新的進(jìn)展。通過探索對不同導(dǎo)電納米材料及高分子聚合物的制備工藝，原創(chuàng)性地開發(fā)了一系列輕質(zhì)、高效的電磁屏蔽材料;制備各向異性多孔狀屏蔽材料，首次證明孔結(jié)構(gòu)形狀對屏蔽性能具有重要的影響; 提出歸一化面比屏蔽效能SSE/t(材料屏蔽效能除以材料的厚度及密度)參數(shù)，為輕量化、高性能化的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計(jì)提供參考。近年來，相關(guān)的研究工作發(fā)表SCI論文50余篇, 包括以第一作者或通訊作者發(fā)表在Nano-Micro Letters，Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., ACS Nano, Small, JMCA, Carbon, ACS AMI等著名國際前沿期刊，SCI論文引用2000余次，ESI高被引論文4篇，單篇最高引用500余次；受邀參加Elsevier出版社專著2章；申請、授權(quán)國際國內(nèi)發(fā)明專利10余項(xiàng)。擔(dān)任國際知名學(xué)術(shù)期刊Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Small, Carbon, Composite Part A, Sensors, Nanomaterials等審稿人或客座編輯, 中國復(fù)合材料學(xué)會高級會員, 中國化學(xué)會會員，山東省復(fù)合材料學(xué)會會員，《包裝工程》雜志首屆青年編委委員；多次受邀參加相關(guān)領(lǐng)域國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會議的大會及主題報(bào)告。

Email: zhihui.zeng@sdu.edu.cn 

趙善宇

本文通訊作者

瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室 高級研究員

主要研究領(lǐng)域：多孔材料氣凝膠，及其熱管理與傳感應(yīng)用。

簡介：瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室功能材料系，永久職位高級研究員。主持或合作主持了瑞士聯(lián)邦及歐盟多項(xiàng)項(xiàng)目。2012年以來以第一作者或通訊作者發(fā)表氣凝膠相關(guān)主題論文60余篇，包括Nature、Chemical Society Reviews、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Angewandte Chemie等高影響力期刊。近五年（2016年至今），論文被引用1600余次，近5年H-index 18。授權(quán)歐盟及國際發(fā)明專利3項(xiàng)。受邀擔(dān)任高聲譽(yù)期刊ASC Nano, Advanced Science, Progress in Materials Science, Chemistry of Materials, Nanoscale的審稿人。在最新再版的氣凝膠手冊（2022年版）中，作為主要編著者之一，負(fù)責(zé)“硅酸鈉基氣凝膠”，“生物聚合物-二氧化硅氣凝膠納米復(fù)合材料”和“氣凝膠工業(yè)化”等章節(jié)的撰寫工作。

Email: Shanyu.Zhao@empa.ch