电磁屏蔽

MXene/CNT-Janus薄膜的电磁屏蔽能力：碳纳米管薄膜(10μm)、MC14(11μm)、MC12(12.5μm)、MC11(15μm)、MC11-blend(15μm)和Al-Ti₃C₂TₓMXene(10μm)薄膜在X波段的(a)SET值；

这种MXene/CNT-Janus薄膜为具有严酷环境下的多功能电磁屏蔽和红外屏蔽/检测提供了可行的解决方案。

特别在涉及极低温和高温的严酷环境条件下，赋予这些薄膜电磁屏蔽和红外辐射探测等多功能特性，就尤其具有挑战性。

特别是随着柔性电子器件对电磁屏蔽材料的需求日益增长，对具有轻质、高强度、超韧性、优异耐久性、智能加热和热稳定性等综合性能的下一代超柔性屏蔽材料的需求更加迫切。

研究背景无线通信的飞速发展要求研制高性能的电磁屏蔽材料，以保证精密设备的稳定运行，防止人体受到电磁辐射的伤害。

虽然这些结果令人兴奋，但这些MXene/聚合物复合薄膜在力学性能或电磁屏蔽性能或功能方面有所改善的同时牺牲了其中一种性能。

内容简介随着航天科技的蓬勃发展，在太空中运行的飞行器需要承受更加极端的热和电磁环境，因此迫切需要开发轻质和优异机械性能的热防护和电磁屏蔽材料。

另外，电磁屏蔽材料的功能也与其材料本征的化学组成与结构、孔结构、石墨化程度等有关。

研究背景宇航器在高超声速飞行过程中面临极端高温、热粒子流冲刷和太空各类电磁辐射等极端环境，因此迫切需要开发轻质、优异机械性能的热防护和电磁屏蔽材料。

该材料的设计策略及相关研究为未来新型轻质热防护、电磁屏蔽材料的设计提供思路，为新型航天飞行器的设计奠定基础。

通过X-射线衍射光谱、小角X-射线散射光谱、X-射线光电子能谱、拉曼光谱等解析了高温碳化气凝胶碳、陶瓷、孔结构等的高温演化规律、热防护和电磁屏蔽机制。

通过热重-红外、X-射线衍射光谱、小角X-射线散射光谱、X-射线光电子能谱、拉曼光谱和有限元仿真等解析了杂化酚醛气凝胶热解缓释、热防护机制和其碳气凝胶的电磁屏蔽机制。

利用HA/MXene的模板效应来指导导电聚合物的组装，从而实现高导电性和出色的电磁屏蔽性能。

HMP纸卓越的电磁屏蔽性能归因于其高导电通路和独特的“砖-砂浆”层状结构。

IIIHMP纳米复合纸的电磁屏蔽性能

IIIHMP纳米复合纸的电磁屏蔽性能通过引入MXene纳米片显著提高了纯HA纸的电磁屏蔽性能。

同时，HMP纸电磁屏蔽性能展现出优异的耐久性和抗氧化性。

通过引入MXene纳米片显著提高了纯HA纸的电磁屏蔽性能。

西工大侯晓院士、马晓燕教授等：具有优异热防护和电磁屏蔽性能的多功能集成有机西工大侯晓院士、马晓燕教授等：具有优异热防护和电磁屏蔽性能的多功能集成有机-无机-金属杂化气凝胶精选

(d)BSiTa0.2-PA的热解过程三维映射TG-IR图。

(e)模拟BSiTa0.2-PA烧蚀过程的温度场云图(烧蚀0-60秒，自然冷却60-100秒)。

(ii)由于低导热系数的笼型POSS结构及金属-有机键(Ta-O)的存在，可以有效提高气凝胶的隔热性能。

III杂化碳气凝胶的陶瓷/碳结构转变及电磁屏蔽性能

III杂化碳气凝胶的陶瓷/碳结构转变及电磁屏蔽性能对BSiTa0.2-PA在梯度温度范围内进行体积烧蚀，分析了不同温度下碳气凝胶在X波段(8.2–12.4GHz)的电磁屏蔽性能。

对BSiTa0.2-PA在梯度温度范围内进行体积烧蚀，分析了不同温度下碳气凝胶在X波段(8.2–12.4GHz)的电磁屏蔽性能。

当烧蚀温度达到1400°C时，拉曼光谱的ID/IG达到1.57，2500-3000cm⁻1处的2D峰逐渐显现，表明石墨结构的形成，这有利于电磁屏蔽性能的提升。

揭示了气凝胶在体积烧蚀过程中的微观结构演化，发现高温环境下石墨域小、陶瓷结构好、纳米孔丰富等是气凝胶具有优异热防护和电磁屏蔽性能的关键。

经过极端热侵蚀后，其原位形成的碳气凝胶表现出较优的电磁屏蔽性能和力学承载特性，电磁屏蔽平均效能为31.6dB，比模量为272.8kN·mkg⁻1。

随着烧蚀温度的升高，电磁屏蔽性能先增加后减小。

并且所有HMP纸的EMISE值均超过20dB,X波段屏蔽效率均超过99.45%，满足商业电磁屏蔽应用的要求。

为了提高MXenes在严酷环境下的机械强度和耐久性，人们对MXenes基聚合物复合材料和杂化材料进行了广泛的研究，但是聚合物的不导电特性影响了MXenes的电磁屏蔽和红外屏蔽能力。

因此，为了满足航空航天未来发展之需求，本文提出原位合成含多种杂原子的杂化酚醛树脂前驱体，探究其杂化酚醛气凝胶的孔结构、热性能、力学性能和热防护机制，探索其在外部极端热环境下碳气凝胶的碳结构、孔结构及陶瓷化结构转变机制及其电磁屏蔽功能，为新型航天飞行器的设计奠定基础。

(d)BSiTa0.2-PA的热解过程三维映射TG-IR图。

随着烧蚀温度的升高，电磁屏蔽性能先增加后减小。

特别是随着柔性电子器件对电磁屏蔽材料的需求日益增长，对具有轻质、高强度、超韧性、优异耐久性、智能加热和热稳定性等综合性能的下一代超柔性屏蔽材料的需求更加迫切。

因此，要同时提高高性能电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能、力学性能和各种功能，必须结合合理的材料选择、有效的微观结构设计以及有机界面和无机界面的相互作用。

虽然这些结果令人兴奋，但这些MXene/聚合物复合薄膜在力学性能或电磁屏蔽性能或功能方面有所改善的同时牺牲了其中一种性能。