电磁屏蔽

系统评述了石墨烯基材料在电磁屏蔽和吸波领域的应用，总结了石墨烯基电磁功能材料多尺度设计策略，包括分子尺度、微纳尺度、宏观尺度以及多尺度组装设计策略，这些策略对于指导设计高性能电磁屏蔽和吸波材料具有重要意义。此外，综述了石墨烯宏观组装材料在电磁屏蔽和吸波领域的最新研究进展。最后，对这一快速发展领域当前的挑战和未来的方向进行了预测和讨论。

曹茂盛课题组将磁性铁酸镍与具有丰富电介质基因的石墨烯相结合，作为兼并电磁吸波和电磁屏蔽特性的多功能材料。柔性石墨烯互相搭叠，构建局域电导网络改善电子输运特性的同时，提供丰富的缺陷和官能团，产生多重极化弛豫，优化复合材料的介电常数。通过磁共振和磁涡流，磁性铁酸镍提供的磁损耗能力进一步加强电磁特性，增强复合材料的电磁波衰减能力。

电子器件小型化、集成化发展影响着高分子复合材料转向多功能化研究。在聚合物中构建连续的三维功能网络，已被证明是能够实现复合材料多功能提升的有效策略。上海大学丁鹏研究员课题组通过简便的软模板-分散浸涂法，构建出连续的MXene/石墨烯功能网络，获得的复合材料同时具有出色的电磁干扰屏蔽(EMI SE为43.3 dB)和热管理性能(导热增强率为1118%)，并且表现出优化的相变(相对焓效率多次循环后保持在83%)、动态热响应行为(储能模量约为6240 MPa)和机械性能(杨氏模量提升4倍)。这种制备方法在实现材料多功能化的同时，也具有能够实现大尺度设计、样品定制、易于规模化的独特优势。

近日，北京大学刘忠范院士、亓月助理研究员、河南大学陈珂教授、美国莱特州立大学吴志强教授等人利用卷对卷化学气相沉积（CVD）技术批量制备了一种大面积、轻质、柔性、具有超宽带强电磁屏蔽效能的铁磁性石墨烯石英纤维织物（FGQF）。

总之，本文开发了一种有效且可扩展的策略来制造具有高导电性和出色 EMI 屏蔽性能的石墨烯薄膜。上述结果为轻质柔性石墨烯薄膜在EMI屏蔽中的应用铺平了道路。

我们提出了一种折叠制备方法来制备PE复合材料，将一个排列良好、无缝的石墨烯框架与MXene纳米片预修饰的石墨烯结合到基体中。通过纳米界面工程，我们证明了复合材料的物理性能可以在相同填充填料的情况下得到进一步改善:石墨烯/MXene界面上氢键的形成以及无缝连接石墨烯框架的发展。在低填充量(3 wt %，含0.4 wt % MXene)的情况下，制备的PE复合材料的电磁屏蔽性能为61.0 dB，热导率为9.26 Wm-1 k-1。此外，基于我们的方法也可以生产出其他具有相同效果的热塑性复合材料。

通过石墨烯/MXene界面上氢键的形成以及无缝连接的石墨烯骨架，复合材料的物理性能可以在相同填料含量下得到进一步改善。在低填充量（~3 wt%，含0.4 wt%的MXene）下，制备的PE复合材料的电磁屏蔽性能为~61.0 dB，热导率为9.26 W m-1 k-1。此外，基于该方法也可以生产出其他具有相同效果的热塑性复合材料。该研究为合理设计填料界面，制备用于微电子和微系统的高性能聚合物复合材料提供了新思路。

我们开发了一种石墨烯/水性聚氨酯 (G/WPU) 柔性薄膜，该薄膜具有致密有序的层结构，可用作 EMI 屏蔽材料。凭借聚乙烯吡咯烷酮改性策略和简便的液相球磨处理，石墨烯纳米片可以有效地分散在WPU基材中，并通过内部相互作用相互紧密连接。得益于石墨烯相对较低的缺陷和致密结构，所得的 G/WPU 薄膜具有 1,004.5 S/m 的高电导率和约 48.5 MPa 的拉伸强度。因此，它在 X 波段实现了超过 30 dB 的平均 EMI 屏蔽效果，厚度仅为 0.15 mm，该值进一步提高到 0.9 mm 处的 73.4 dB，低密度为 1.4 g/cm3，提供超过 99.99999% 的入射电磁波屏蔽。更重要的是，这种 G/WPU 薄膜还表现出约 1.13 W/(m·K) 的高横截面热导率。

HexaShield是一种创新的基于石墨烯的EMI屏蔽可涂漆涂层，是对抗外部电磁污染的一种简单、高效且具有成本效益的解决方案，并可提供可定制的电阻和波衰减水平。这种富含石墨烯的涂层可以应用于柔性或刚性基材，以及通过使用传统的喷涂或刷涂技术在不平坦的表面上。

本研究基于团队物理法批量剥离制备得到的高质量石墨烯粉体材料，联合中国航空制造技术研究院合作开发了一种石墨烯/水性聚氨酯 (G/WPU) 柔性薄膜的制备工艺，该薄膜具有致密有序的结构。