背景介绍
近年来，消费类电子产品的快速发展极大地提高了人们的生活质量，但其中不可避免地会产生大量的电磁波，导致精密电子元件之间的信号干扰和设备故障。常用的电磁屏蔽材料如金属薄膜虽然可以有效地反射电磁波，但大量的反射会产生二次电磁污染，加剧电子器件间的信号干扰。此外，随着电子产品向着小型化和可穿戴化方向发展开发轻质、高柔性、兼具多种功能的电磁屏蔽材料对未来的电子产品至关重要。在过去的十年中，纳米技术的进步极大的支撑了电磁屏蔽材料的发展。特别是新型的二维（2D）材料，包括石墨烯和MXene，为电磁屏蔽材料的设计带来了新的范例，可以满足新兴电子产品中严格的多功能需求。基于石墨烯和MXene的薄膜、气凝胶及水凝胶等形式的多孔结构在可穿戴和便携式电子产品的电磁屏蔽方面展现了广阔的应用前景。尽管近期的一些综述展望了这些二维材料在电磁屏蔽方面的应用，但对各种多孔结构与其屏蔽性能之间关系的尚缺乏清晰的认知。此外，大多数综述主要集中在电磁屏蔽性能的讨论上，对其多功能应用的总结较少涉及。
成果简介
香港理工大学沈曦助理教授和澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）Jang-KyoKim教授从多孔结构和电磁屏蔽性能的关系出发，总结和展望了基于石墨烯和MXene的多孔结构的制备及其在多功能电磁屏蔽材料领域的应用（图1）。首先，该综述总结了影响各种能量损耗机制的关键因素，包括导电性、界面功能化和孔结构，并深入讨论了它们与电磁屏蔽性能的相关性。其次，总结了构造多种多孔结构（如二维多孔薄膜、三维气凝胶和水凝胶）的制备方法，厘清了获得所需微结构及性能的重要工艺参数。随后，阐明了不同制备方法和微结构对多孔结构的电磁屏蔽性能的影响。最后，介绍了多孔电磁屏蔽材料在自适应电磁屏蔽、防冲击、热管理和可穿戴设备中的新型多功能应用，强调了多孔复合材料的组成和微观结构的重要性。
图1.基于石墨烯和MXene的多孔结构的多功能电磁屏蔽应用。
作者简介
沈曦博士（本文第一及通讯作者），香港理工大学航空及民航工程学系助理教授、航空工程学(荣誉)工学士学位课程主任。曾任香港科技大学研究助理教授、德国凯泽斯劳滕工业大学复合材料研究所洪堡学者。沈博士主要从事新型低维纳米材料在高分子复合材料中的可控合成及多功能应用的研究。主持香港研究资助局和创新科技署多项研究课题，已发表论文50多篇，SCI引用超过4000次，申请专利2项。获得包括Hong Kong PhD Fellowship (2011-2015)，TsaiAward（2015），Humboldt ResearchFellowship（2017-2018）等多项学术奖励。
Jang-KyoKim教授（本文通讯作者），澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）机械与制造学院教授、香港科技大学荣休教授。曾任香港科技大学讲座教授、香港科技大学工程学院副院长、Finetex-香港科技大学研发中心和先进工程材料研究所（AEMF）主任。Kim教授主要从事石墨烯、碳纳米管、纳米粘土和二维材料在多功能复合材料以及储能方面的应用。已发表420多篇期刊论文，3部研究专著，参编10本书籍/章节，申请/拥有14项专利。目前，他担任Composites Part A的编辑（Editor）和Aerospace Science and Technology的副主编（AssociateEditor），还担任12个期刊的编委，包括NanoscaleHorizons（RSC）和EnergyStorageMaterials（Elsevier）。Kim教授是香港工程师学会（HKIE）、香港工程科学院（HKAES）、皇家航空学会（RAeS）和皇家化学学会（RSC）的会/院士（Fellow），并曾担任亚澳复合材料协会（AACM）主席（2008-2010）。他被Clarivate Analytics（Web of Science）评为2018、2020和2021年的高被引学者（HighlyCitedResearcher）。
文章信息
X. Shen, J.-K. Kim,
Graphene and MXene-based porous structures for multifunctional electromagnetic interference shielding.
Nano Research.
https://doi.org/10.1007/s12274-022-4938-6.
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