近日，材料科学与工程学院杨海波教授团队，在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（IF：19）上发表了题为“Multiscale Co-Construction of MXene/SiCnw Membrane Featuring Bicapacitor Architecture for Flexible, Stretchable, and Electromagnetic Interference Shielding Applications”的研究论文。陕西科技大学杨海波教授、林营教授、黄文欢教授和中国建筑材料科学研究总院有限公司石晓飞高级工程师为文章共同通讯作者，陕西科技大学材料学院博士后蔡志新为文章第一作者，陕西科技大学为第一通讯单位。
随着柔性电子设备向小型化、集成化、轻量化发展，电磁干扰已成为亟待解决的关键问题。传统电磁屏蔽材料虽依赖高导电性实现强反射，但应用于高度集成的微型电子设备时，极易引发短路风险。针对这一问题，陕西科技大学杨海波教授团队受竹壁结构的启发，创新性地提出了一种双电容器结构，通过多尺度共构建开发电磁屏蔽复合薄膜。
研究团队选择柔性SiCnw膜作为可拉伸介电层，MXene膜作为电极层，构建双电容结构MXene/SiCnw柔性电磁屏蔽薄膜。这种结构巧妙融合了表面强反射与内部高吸收机制，两者协同作用大幅提升了屏蔽效果。该MXene/SiCnw膜取得了令人瞩目的屏蔽、机械与功能集成性能。1）超强屏蔽能力：在60 μm厚度下，电磁屏蔽效能达65.8 dB，远超多数传统柔性屏蔽材料；2）优异机械性能：最大拉伸应变达30.1%，拉伸强度达37.4 MPa，能承受5000次弯曲循环和10%拉伸回复后仍保持稳定性能，解决了MXene材料本身脆性大的痛点；3）多功能应用：通过纳米级缺陷（MXene褶皱、SiCnw堆垛层错）、微米级三维网络和宏观双电容分层结构的协同作用，实现了反射与吸收的高效配合，同时赋予材料各向异性——横向具备高导电性和导热性，纵向则绝缘绝热，满足复杂场景需求。因此，这种多尺度共构建策略为开发具有强大电磁干扰屏蔽能力和机械性能的柔性薄膜提供了新途径。
图1 MXene/SiCnw复合薄膜的设计和制备示意图
图2 a) MXene/SiCnw膜的数码照片和模型；b) 具有层状双电容器结构的MXene/SiCnw膜的横截面SEM图像；c) SiCnw三维网络的SEM图像；d) MXene膜的顶视图；e) 带有褶皱的MXene纳米片的TEM图像；f) MXene膜的XRD图谱；g) 具有堆垛层错的SiCnw的TEM图像；h) SiCnw的高分辨率TEM图像；i) SiCnw网络的XRD图谱
图3 a) 复合薄膜的X波段电磁屏蔽效率；b) 复合薄膜的SET、SER和SEA的平均值；c)复合薄膜的R、A和T的功率系数；d)样品的模拟屏蔽效能；e) 不同电容器结构的复合薄膜对电磁波的影响；f) 含缺陷SiC的能带结构和态密度；g) MXene/SiC能带结构和态密度
图4 a) 复合薄膜的应力-应变曲线；b) 复合薄膜的拉伸强度和应变；c) 承受10 g重量的M/S3复合薄膜的照片；d) M/S3复合薄膜的断裂行为；e) MXene层的锯齿状阶梯状裂纹区域；f) SiCnw三维网络的聚集-拔出；g) M/S3复合薄膜的拉伸、断裂和电磁屏蔽机制
图5 a) M/S3膜的屏蔽应用；b) M/S3膜拉伸弯曲后屏蔽性能的变化；c) M/S3膜随时间的性能趋势；d) 不同角度和e) 不同压缩厚度下M/S3膜的电磁干扰屏蔽性能；f) 随时间变化的红外图像；g) M/S3膜的潜在应用
原文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202512838
（核稿：伍媛婷 编辑：王亮）
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