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  由于通訊技術(shù)，電子設(shè)備的快速發(fā)展和數(shù)字系統(tǒng)的頻繁使用，電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射和溫度控制問(wèn)題已經(jīng)引起了廣泛的社會(huì)關(guān)注。長(zhǎng)期暴露于高頻電磁輻射不僅會(huì)對(duì)電子設(shè)備的精度造成影響，還會(huì)對(duì)相關(guān)操作人員的身體健康造成不可逆的傷害。此外，高頻輻射帶來(lái)的熱量集中也會(huì)對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全造成致命的威脅。將相變材料（PCM）獨(dú)特的顯熱吸收和潛熱釋放特性與電磁屏蔽材料相結(jié)合并用于多源熱管理和電磁屏蔽保護(hù)被認(rèn)為是解決上述問(wèn)題的可行性方案之一。迄今為止，研究者們?cè)谥苽涓咝У碾姶牌帘尾牧戏矫嬉炎龀隽司薮笈Γɡ么艤䲟p耗，介電損耗，電阻損耗等方法制備導(dǎo)電聚合物、金屬反射體以及吸波壓片等在內(nèi)的多功能復(fù)合屏蔽材料。然而，電磁波被削弱的能量會(huì)以熱量的形式集中釋放，傳統(tǒng)剛性屏蔽材料無(wú)法適應(yīng)極端的溫度變化以及多樣化的應(yīng)用需求。這對(duì)于趨于精細(xì)化的電子產(chǎn)業(yè)和通訊技術(shù)的發(fā)展極其不利。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)低成本、柔韌性好以及易于規(guī)模化的方法來(lái)制備具有溫度管控功能的柔性電磁屏蔽材料，但這樣的工作仍鮮見(jiàn)報(bào)道。

  近日，華中科技大學(xué)瞿金平院士/盧翔副教授團(tuán)隊(duì)首次報(bào)告了一種結(jié)合電磁屏蔽與多源驅(qū)動(dòng)相變熱管理的多功能穩(wěn)定形狀相變材料 (SSPCMs)，用于有效的電磁輻射防護(hù)和溫度控制（圖1）。其中利用噴涂法引入MXene納米片使SSPCMs的表面形成了層層堆疊結(jié)構(gòu)的功能層，多層結(jié)構(gòu)有利于通過(guò)多重內(nèi)部反射和吸收來(lái)充分損耗電磁波的能量，同時(shí)，該結(jié)構(gòu)還有助于材料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的搭建以及對(duì)太陽(yáng)光的高效吸收（圖2）。其次，復(fù)合相變材料具有驚人的熱致柔性，在高溫下能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的形狀記憶（圖3）及自修復(fù)功能（圖4）。此外，MXene功能層厚度的增加也可以提高電磁屏蔽效能和電/光熱轉(zhuǎn)換效率。其中在8.2-12.4 GHz輻射下的SET高達(dá)54.1 dB（圖5）, 外加3.0V電壓的升溫速率與降溫速率分別為+0.82 ℃/s和-0.23 ℃/s，~90s內(nèi)就能升至~100 ℃（圖6），同時(shí)在1 kW m^-2模擬光照下的能在~60s內(nèi)升溫至~80 ℃，相變平臺(tái)期長(zhǎng)達(dá)350s（圖7）。該工作有望在緩解電磁輻射及其伴生的溫度失控領(lǐng)域，以及多源驅(qū)動(dòng)熱管理領(lǐng)域提供新的手段。 

圖1 (a)低成本，可規(guī)模化連續(xù)制備SSPCM方案; (b)SSPCMs的電磁屏蔽及導(dǎo)電機(jī)制。 

圖2 (a-b) SSPCMs表面上不同厚度的MXene層; (c-d) SSPCMs橫截面的SEM與EDS圖像; (e-f) SSPCMs表面的SEM與EDS圖像。

 圖3 (a, b)扭曲和拉伸定型條件下HDIT@PEG matrix (HPM)依靠相變過(guò)程進(jìn)行的熱致形狀記憶行為。 

圖4 (a)復(fù)合相變材料 HPM的自修復(fù)機(jī)制示意圖; (b)光學(xué)顯微鏡下HPM的系修復(fù)過(guò)程。

 圖5 (a-c)不同MXene厚度下的SSPCMs的總體屏蔽效能(SET)、反射損耗(SER)以及吸收損耗(SEA); (d)不同MXene厚度下的SSPCMs的屏蔽系數(shù)R值; (e)SSPCMs的最大SET值與最小SET值; (f)SSPCMs的SET與SET/t值對(duì)比; (g-i) 不同MXene厚度下的SSPCMs的SET, SER和SEA平均值; (j)電磁屏蔽機(jī)理示意圖。 

圖6 (a)不同電壓下SSPCM-4的溫度-時(shí)間曲線; (b)外加電壓(3.0V)下的SSPCM-4升-降溫曲線; (c)不同循環(huán)次數(shù)下的SSPCM-4的電熱曲線; (d)漸變電壓下SSPCM-4的溫度-時(shí)間曲線; (e)SSPCM-4在不同外部電壓下的加熱和冷卻循環(huán);(f)外接電壓點(diǎn)亮小燈泡與電熱轉(zhuǎn)化過(guò)程的數(shù)碼照片。

圖7 (a)SSPCMs的光熱轉(zhuǎn)化機(jī)制示意圖; (b)不同MXene厚度的SSPCMs的光熱轉(zhuǎn)化曲線; (c)SSPCM-4的15次光熱循環(huán)曲線; (d-g)不同循環(huán)次數(shù)的SSPCM-4的溫度-時(shí)間曲線。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723003315

團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介：

  華中科技大學(xué)瞿金平院士團(tuán)隊(duì)自2019年組建至今，主要圍繞多相多組分體系傳遞與反應(yīng)過(guò)程強(qiáng)化、生態(tài)難消納物質(zhì)綠色化替代與再利用、功能材料綠色高效制造與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開(kāi)展相關(guān)研究工作。團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外眾多高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)保持密切合作，目前在研縱向和橫向項(xiàng)目多項(xiàng)，擁有一批先進(jìn)的高分子材料合成、加工和測(cè)試表征儀器設(shè)備，具備完善的研究設(shè)施和科研條件。團(tuán)隊(duì)常年招收碩士研究生、博士研究生、科研助理、機(jī)械工程師和博士后（團(tuán)隊(duì)聯(lián)系人：盧翔老師；聯(lián)系郵箱：luxiang@hust.edu.cn）

作者簡(jiǎn)介：

  盧翔，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)楦叻肿硬牧系墓δ芑男约俺尚图庸ば路椒ā⑿吕碚摗?/span>目前已以第一或通訊作者在Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, ACS Applied Materials & Interface, Composites Science and Technology, Composites Part A, Composites Part B等具有重要影響力的國(guó)際刊物上發(fā)表SCI論文70余篇，主持承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等項(xiàng)目多項(xiàng)。