双层涂覆棉织物的环保设计：兼具阻燃与电磁屏蔽的双功能特性

为应对5G通信设备对多功能纺织品的需求，研究人员通过磷酸、海藻酸钠(SA)和MXene一步法制备高效阻燃涂层，结合浸渍-喷涂工艺赋予棉织物双重功能。CT-MP-3样品极限氧指数(LOI)提升至35%，热释放率(PHRR)降低84.6%，并通过MXene喷涂层实现20 dB电磁屏蔽(EMI)。该研究为电子通信设备防护提供了环保解决方案。

　　

随着5G通信技术的迅猛发展，电子设备密集化带来的火灾隐患和电磁污染问题日益突出。天然棉织物虽广泛应用，但其易燃特性（纯棉CT燃烧损伤长度达30 mm）和缺乏电磁屏蔽功能，难以满足现代通信设备的防护需求。传统卤系阻燃剂因环境毒性受限，而单一功能材料又无法兼顾阻燃与电磁干扰(EMI)屏蔽需求。这一矛盾促使材料科学家寻求环保、高效的多功能整合方案。

中国的研究团队创新性地将生物基材料与新型纳米材料结合，开发出兼具阻燃和EMI屏蔽功能的双层涂层棉织物。研究通过磷酸化改性海藻酸钠(PSA)与二维过渡金属碳化物(MXene)的协同作用，在仅4.7wt%的超低添加量下，使棉织物通过UL-94 V-0级阻燃认证，LOI值提升至35%。更突破性的是，通过表面喷涂MXene构建导电网络，最终制品CT-MP-3-m3实现20 dB的EMI屏蔽效果。该成果发表于《Polymer Degradation and Stability》，为电子通信设备防护提供了新思路。

关键技术包括：1) MAX相Ti₃AlC₂的氢氟酸刻蚀制备少层MXene；2) 磷酸/尿素体系对SA进行磷酸化改性；3) 浸渍-烘干循环工艺构建PSA@MXene阻燃层；4) 空气喷涂法沉积MXene EMI屏蔽层。通过锥形量热仪、垂直燃烧测试等系统评估性能。

材料表征

FE-SEM显示Ti₃AlC₂经刻蚀后层间距扩大，PSA修饰使MXene@PSA呈现更丰富的褶皱结构。XRD证实PSA成功接枝到MXene表面，FTIR显示P=O键特征峰证明磷酸化反应发生。

阻燃性能

CT-MP-3在800°C残炭率达10.15%，较纯棉显著提升。锥形量热测试显示总热释放(THR)和峰值热释放率(PHRR)分别降低39.5%和84.6%。PSA催化成炭与MXene物理屏障的协同效应是阻燃关键。

EMI屏蔽性能

MXene喷涂层形成连续导电网络，CT-MP-3-m3在X波段屏蔽效能达20 dB，满足民用电子设备防护需求。MXene表面官能团（-OH/-F）增强了与棉纤维的界面结合。

该研究开创性地将生物基阻燃剂与二维材料结合，突破传统工艺中有机/无机材料相容性差的瓶颈。PSA的催化成炭作用与MXene的电磁损耗特性产生"1+1>2"效应，在5wt%低添加量下实现双重功能。不仅为柔性电子防护材料开发提供新范式，其环保工艺设计（避免卤素和重金属）更符合可持续发展理念。未来可通过调控MXene层数、优化喷涂工艺进一步提升性能，在军用伪装、智能可穿戴等领域具有广阔应用前景。