水滴模板法制备微孔Ag/MXene/聚合物超薄涂层实现高效电磁屏蔽

为应对微型化电子设备对超薄轻量化电磁屏蔽材料的迫切需求，研究人员通过水滴模板法构建了具有多层微孔结构的Ti3 C2 Tx MXene/聚合物复合涂层（PMC），并利用MXene的还原性原位生成Ag纳米颗粒（Ag-PMCs）。该材料厚度仅240 μm时电磁屏蔽效能（EMI SE）达70.32 dB，比屏蔽效能（SSE/t）高达8775 dB cm2 g?1 ，为微型电子设备的热管理和电磁兼容提供了创新解决方案。

　　

随着智能手机和可穿戴设备的微型化发展，电磁污染和散热问题成为制约电子设备性能的“隐形杀手”。传统毫米级金属屏蔽层因体积大、重量高，难以适配空间敏感的微型电路。更棘手的是，大孔隙泡沫材料虽能提升电磁波（EMWs）吸收，却会阻碍热传导。如何兼顾“薄如蝉翼”的厚度与“铜墙铁壁”般的屏蔽效能？宁波大学的研究团队在《Materials Today Chemistry》发表的研究给出了答案——通过水滴模板法设计出Ag/MXene/聚合物微孔超薄涂层，厚度仅头发丝两倍（240 μm）时屏蔽效能突破70 dB，相当于将电磁干扰衰减百万倍。

研究采用两项核心技术：一是逆乳液-呼吸图案（Ie-BF）法，利用水滴双模板（乳液水滴+冷凝水）构建多层微孔结构；二是MXene诱导原位还原，在孔隙中均匀沉积Ag纳米颗粒（NPs）。通过调控MXene含量、孔径和涂层厚度，发现微孔结构能缩短导电填料间距，形成三维（3D）导电网络，而Ag NPs进一步增强了界面极化损耗。

结果与讨论

1. 材料设计与表征：Ti₃
   C₂
   T_x
   MXene片层通过超声分散嵌入PI/PS基体，扫描电镜显示孔径可调（5-50 μm），孔隙率超80%。X射线衍射证实MXene成功还原Ag⁺
   为Ag NPs（20-50 nm）。
2. EMI屏蔽机制：PMC的屏蔽效能（38 dB）主要来自孔壁多次反射损耗；Ag-PMCs则通过Ag NPs与MXene的协同效应，将导电率提升至1.2×10⁴
   S/m，使电磁波在3D网络中“迷路耗散”。
3. 应用验证：涂覆于电路板的Ag-PMCs在5G频段（3.5 GHz）仍保持68 dB屏蔽效能，且温升比传统泡沫材料低15℃，解决了“屏蔽-散热”矛盾。

结论
该研究开创性地将Ie-BF工艺与MXene特性结合，首次实现微孔涂层在电磁屏蔽领域的超薄化突破。Ag-PMCs的SSE/t值（8775 dB cm²
g^?1
）刷新了同类材料纪录，其“孔隙尺寸-导电网络”调控策略为微型电子设备的电磁防护提供了新范式。未来通过优化聚合物基体（如采用柔性聚氨酯），有望拓展至折叠屏手机等柔性电子领域。