"构建全导电网络CNT@CNF/MXene水凝胶：兼具柔性抗冻传感与电磁屏蔽的双功能突破"

为解决柔性电子设备在电磁干扰(EMI)屏蔽与高灵敏度传感协同应用的难题，吉林科研团队通过碳纳米管(CNT)与纤维素(CNF)自组装导电纤维桥接MXene纳米片，结合Zn2+金属配位交联，开发出兼具高导电性(9.64 S/m)、宽温域稳定性(<?60°C)、优异EMI屏蔽效能(51.8 dB)和应变传感性能(GF=20.17)的PACCMZ双网络水凝胶，为智能电子皮肤设计提供新思路。

　　

随着5G通信和可穿戴设备的普及，电磁辐射污染与柔性传感需求矛盾日益突出。传统电磁屏蔽材料难以兼顾柔性、宽温域操作和高响应灵敏度，而普通水凝胶又面临导电性差、MXene分散不均等瓶颈。针对这一挑战，吉林某研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表的研究中，创新性地将一维CNT@CNF导电纤维与二维MXene纳米片通过Zn²⁺配位交联构建全导电网络，开发出具有双功能特性的PACCMZ水凝胶。

研究采用"两步一锅法"关键技术：首先通过HF蚀刻制备MXene分散液，与CNT@CNF自组装形成CCM导电网络；随后通过丙烯酰胺(AM)原位聚合构建双网络结构，利用PEGDA共价交联和Zn²⁺配位非共价交联协同增强性能。实验样本中的羧基化纤维素纳米纤维(CNF)来源于商业化采购。

材料制备与凝胶机制
通过金属配位作用将MXene与CNT@CNF导电纤维互连，形成具有分级结构的CCMZ第二网络。Zn²⁺不仅作为交联剂，还将自由水转化为结合水，使水凝胶在?60°C仍保持柔韧性。

性能表征
导电网络使水凝胶获得9.64 S/m的电导率，EMI屏蔽效能达51.8 dB（满足军用标准）。作为应变传感器，其灵敏度系数(GF)达20.17，响应时间135 ms，可稳定工作500次循环。自修复效率达87.2%，归因于动态氢键和Zn²⁺配位键的可逆重构。

结论与意义
该研究通过仿生网络设计解决了导电填料分散与力学性能的trade-off问题：CNT@CNF纤维作为"分子桥梁"防止MXene聚集，Zn²⁺配位形成"分子焊接点"增强网络完整性。所获PACCMZ水凝胶首次实现宽温域操作(?60°C至室温)、高EMI屏蔽与应变传感的协同优化，为极地科考、军事通信等特殊场景的柔性电子设备开发提供新材料体系。研究获得吉林省科技厅重点研发计划(20220201111GX)等资助，Haofei Sima为第一作者，Bo Liu担任通讯作者。