随着5G产业的快速发展以及人工智能时代的到来，电子和电气设备市场快速增长使空间中的高频电磁波过度拥挤，这些电磁波会对不同的通信渠道造成干扰。此外，电子设备的高度集成电路所产生的电磁辐射不仅有可能导致附近设备的功能故障，还有可能干扰自身设备的正常运转。因此，电磁辐射成为许多领域面临的重要挑战，如电子、通信、军事以及医疗设备等领域。因此，高性能电磁屏蔽材料的重要性越来越高。特别是，目前现代化电子设备需要轻质化、柔性化、高效化、耐高温和优异机械性能的高性能电磁屏蔽材料，期望电磁屏蔽材料尽可能减少占据电子设备有限的空间，且不影响其常规的灵活功能

在这一背景下，华南理工大学曾劲松教授团队开发了一种超高性能的柔性电磁屏蔽纳米纸。这种材料具备“三明治”结构，分为负责提供机械强度的芯层和提供电磁屏蔽能力的表面层。芯层和表面层的主要材料分别是拥有高强度的纳米芳纶纤维（ANFs）和拥有高导电的银纳米线（AgNWs）。并且，使用了经过纳米纤维素表面修饰的MXenes（CM9）来分别用于增强芯层和表面层的机械强度和导电能力。这项成果以“High-Performance Multifunctional Nanopapers with Superior Mechanical Strength, Electromagnetic Interference Shielding, and Thermal Management for Next-Generation Electronics”为题目，发表在《Advanced Functional Materials》期刊上。

图1 柔性电磁屏蔽纳米纸的制备方法

在这种纳米纸材料中，CM9分别与ANFs以及AgNWs构筑了具有珍珠贝母仿生结构的“砖-水泥”微观结构，这种结构下材料可以拥有更为优异的机械性能。并且，AgNWs导电网络中CM9也有效的进一步提高了其导电能力。最终，这种纳米纸的拉伸强度超过700 MPa，韧性超过了100 MJ/m3，整体的电导率更是超过1000 S/cm。

图2 柔性电磁屏蔽纳米纸的机械性能表征

得益于优异的导电能力，这种纳米纸的电磁屏蔽效能可以达到60 dB以上，最高能够达到105 dB，能够屏蔽超过99.99999999%的电磁辐射，已然达到了军工标准。并且，纳米纸还具极为优异的机械稳定性，即便是经过十几万次的折叠，依然能够保持超过400 MPa的拉伸强度和超过50 dB的电磁屏蔽效能。

图3 柔性电磁屏蔽纳米纸的电磁屏蔽能力表征

除了电磁屏蔽能力以外，纳米纸优异的导电能力还赋予了它良好的光热和电热转换能力，最高可以实现超过240℃的稳定加热。并且，由于这种纳米纸优异的机械稳定性，即便是被折成小船，依然保持稳定的电加热能力，甚至可以使用这种导电小船将冰块融化甚至加热至沸腾。

图4 柔性电磁屏蔽纳米纸的热管理性能表征

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202418899