DOI: 10.1016/j.cej.2021.129826

具有电磁干扰（EMI）屏蔽、电热和光热特性的高性能导电膜在可穿戴设备、人工智能、医疗保健等领域具有广阔的应用前景。然而，设计兼具柔性和韧性的膜仍然是一个挑战。在本研究中，通过涂覆具有交替多层结构（AMS）的大面积电纺丝碳纳米纤维膜（CNFFs）和硅树脂，制备了一种用于EMI屏蔽的柔性多重响应性复合膜。最佳的AMS膜具有出色的EMI屏蔽性能（EMI屏蔽效果可以达到约100dB，且厚度仅为0.6mm）。此外，还实现了超快的电热响应和良好的光热性能，可以保证AMS膜在寒冷条件下的正常运行。而且，即使经过1000次连续弯曲循环，仍可以保持出色的柔性，且不会降低EMI屏蔽、电热和光热性能。这种优异的性能归因于碳纳米纤维（CNFs）的高电导率、大比表面积、强界面结合强度以及交替多层结构。AMS薄膜具有优异的性能和简便的制备方法，作为一种先进的电磁干扰防护材料，在大规模应用中显示出巨大的潜力。

图1.（a）CNFFs的光学图像，（b）CNFFs的应力-应变曲线，CNFFs的低倍（c）和高倍（d）放大SEM图像，（e）碳纳米纤维的尺寸分布，（f）PAN纳米纤维和CNFFs的FTIR光谱，（g）PAN纳米纤维和CNFFs的XPS光谱，（h）PAN纳米纤维和CNFFs的XRD图谱，（i）PAN纳米纤维和CNFFs的拉曼光谱。

图2.AMS薄膜横截面的SEM图像：弯曲循环之前（a）AMS-1，（b）AMS-3，（c）AMS-6；（d）图像（c）的高倍放大；（e）1000次弯曲循环后的AMS-6；（f）图像（e）的高倍放大；（g）弯曲循环前后AMS薄膜的载荷-位移曲线；（h）AMS膜的电阻与CNFFs层和连续弯曲循环的关系；（i）硅树脂、CNFFs和AMS膜在空气中的TGA曲线。

图3.（a）CNFFs的EMI屏蔽性能和（b）平均SE（SET，SEA，SER）；（c）当厚度为0.6mm时AMS膜的EMI屏蔽性能以及（d）平均EMI SET、SEA和SER值；（e）连续1000次弯曲循环之前和之后EMI SE的比较；（f）大面积AMS薄膜的光学图像。

图4.（a）AMS膜随时间变化的温度曲线；（b）不同电压下AMS-6随时间变化的温度曲线；（c）在连续弯曲循环下AMS-6的温度变化。（d）AMS-6在2V下的循环加热稳定性。（e）在1.2-5V的电压下，AMS-6的“V”形温度曲线。插图为AMS-6的IR和光学图像。

图5.（a）在光照射下通过AMS-6的光热效应产生热量的示意图。（b）在环境条件下，以200mW/cm2的光照射AMS膜的光热响应。插图是对应的IR图像。（c）在反复加热-冷却循环下，AMS-6的温度-时间曲线。