兰州理工大学杜雪岩教授、韩梦瑶同学《合金化合物》：三明治结构Ti₃C₂T_x MXene/Fe₃O₄/再生纤维素柔性复合薄膜用于高性能电磁干扰屏蔽

【研究背景】

随着电子设备和无线技术的普及，电磁干扰已成为全球关注的重要问题。这种电磁干扰会对电子系统的功能完整性产生负面影响，危及信息安全，同时也会对人类健康构成威胁，并可能扰乱工业生产和日常活动。为了应对这些不断升级的挑战，许多国家正在制定监管框架和战略，以减轻电磁污染的影响。因此，开发具有优越电磁干扰屏蔽能力的材料就显得至关重要。

【研究亮点】

(1)纤维素链上固有的羟基与MXene表面官能团通过氢键的相互作用抑制MXene氧化；

（2）Fe₃O₄ NPs表面羟基与纤维素链上的羟基通过氢键连接，减轻了Fe₃O₄ NPs的氧化并防止其脱落；

（3）三明治结构通过“反射-吸收-反射”的电磁波衰减机制，增强了电磁屏蔽性能；

（4）由于MXene或Fe₃O₄ NPs与纤维素基质之间强大的界面相互作用，机械强度得到增强。

【制备流程】

(1)将刻蚀的得到的MXene和SDBS（2:1质量比）添加至蒸发浓缩后的NMMO溶液中，超声搅拌2h得到均匀的悬浮液。而后将纤维素和PG浸入悬浮液中，使纤维素在110℃下完全溶解，得到均匀的铸膜液。将溶解均匀的铸膜液于自动涂布机上进行刮制，然后迅速放置于去离子水凝固浴中成型，室温下干燥备用。

(2)按（1）的流程制备，不添加MXene和SDBS得到空白RCF。随后，将RCF在Fe²⁺/Fe³⁺溶液（ C(Fe²⁺):C(Fe³⁺)= 0.230:0.414 mol/L）中氮气气氛中浸泡15h，然后置于25vol%的氨水溶液中，在氮气保护条件下，80℃反应45min。最终得到Fe₃O₄/RCF，用DI洗涤，室温干燥。

(3)以明胶为粘结剂，系统排列三层膜：两层MXene/RCF为外层，一层Fe₃O₄/RCF为中间层。然后将其在20MPa下压缩30min，形成三明治结构的复合薄膜。

工艺流程图

【结论】

三明治结构的协同作用使电磁波经历“反射-吸收-反射”的过程，延长了电磁波的传播路径，从而增强了电磁屏蔽性能（EMI SE）。在厚度为0.82 mm时，该复合薄膜的电导率为23.8S/m，EMI SE为32.52dB。此外，多层结构的设计和增强的界面结合使的三明治复合薄膜具有良好的力学稳定性，最大抗拉强度为17.10MPa。总的来说，这项工作为制造高性能电磁屏蔽材料提供了一种独特的策略，有助于指导EMI屏蔽膜的设计并扩大其应用范围。

【论文链接】

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180012.