薄膜

利用光致发光(PL)和时间分辨光致发光(TRPL)技术表征了刮涂法制备薄膜的缺陷态。

最后，针对目前高性能薄膜制备和应用所面临的挑战，对界面限域方法制备薄膜的未来研究方向进行了展望，旨在推动具有独特物理化学性质的薄膜的创新。

本述评介绍了我们课题组通过ALIP和LLIP方法在功能薄膜制备和应用方面取得的最新研究进展。

界面聚合法（IP）制备的功能薄膜因其独特的结构特点和巨大的应用潜力而备受关注。

薄膜的物理化学性质可以通过对构筑单元分子结构的理性设计、调控单体浓度和反应时间来实现调控，这将推动功能薄膜的制备和应用。

d多孔MX-P薄膜的压汞-退汞曲线及孔径分布曲线；

Zhang等人通过气喷纺丝和退火在SiO₂纳米纤维薄膜中实现了94%的太阳反射率和94%的ATW发射率(图4c)。

我们研究小组制作了由SiO₂纳米纤维薄膜和膨体聚四氟乙烯薄膜组成的辐射冷却纳米织物(图7c)。

交联反应是在水溶液中进行的，仅需要加入氨水以提供碱性环境，通过一步法即可得到具有超长磷光寿命和耐湿性的聚合物薄膜，反应条件简单且无污染。

即使是泡在水中，交联的聚合物薄膜也能够保持其明亮的长余辉发光。

文章开发了一种简单有效的策略，通过多组分交联反应在PVA基聚合物薄膜中实现耐湿超长有机磷光。

文章通过聚乙烯醇（PVA）与硼酸的多组分交联反应制备了具有超长磷光寿命的聚合物薄膜，交联键显著增强了PVA膜的疏水性。

通过简单、环保的多组分交联反应，可以获得具有超长寿命和稳定磷光性能的聚合物薄膜。

因此，开发可扩展的宽带隙钙钛矿薄膜制备技术对其实际应用至关重要。

此外，Rb晶界富集的特性还延缓了晶粒生长，有助于形成晶粒大、非辐射复合低的宽带隙钙钛矿薄膜。

这一策略对于在空气中刮涂制备稳定的宽带隙钙钛矿薄膜也颇具前景。

(a)FA0.8Cs0.2Pb(I0.75Br0.25)3钙钛矿薄膜的刮涂-真空辅助制备示意图；

(a)对照、仅添加Pb(SCN)₂和目标钙钛矿薄膜的PL光谱和(b)TRPL光谱；

(a)对照和目标钙钛矿薄膜的二次电子截止边谱；

(b)对照和目标钙钛矿薄膜的价带谱；

(b)对照组、(c)添加Pb(SCN)₂、(d)添加Pb(SCN)₂与RbI、(e)添加Pb(SCN)₂与FAI、(f)添加Pb(SCN)₂与CsI的钙钛矿薄膜的扫描电子显微镜图像；

(c)对照、(d)仅添加Pb(SCN)₂和(e)目标钙钛矿薄膜在60分钟1个太阳光强度光照前后的紫外-可见吸收光谱。

(c)对照和目标钙钛矿薄膜的能级图；

(c)由刮涂无甲铵和含甲铵油墨制备的宽带隙PSCs的冠军器件PCE随钙钛矿薄膜带隙的变化关系；

(d)对照、(e)仅添加Pb(SCN)₂和(f)目标钙钛矿薄膜的KPFM图像。

(g)刮涂制备的宽带隙钙钛矿薄膜的X射线衍射图谱。

III宽带隙钙钛矿薄膜的能带分析

II宽带隙钙钛矿薄膜的生长与光物理表征

I刮涂法制备宽带隙钙钛矿薄膜

Pb(SCN)₂与RbI的协同作用有效促进了晶粒融合，使得刮涂法制备的钙钛矿薄膜呈现致密且大晶粒的形貌，并显著降低了非辐射复合损失。

RbI与Pb(SCN)₂的协同作用不仅有效抑制了PbI₂析出，还显著提升了无甲铵宽带隙钙钛矿薄膜的结晶质量。

为评估刮涂法制备的无甲胺宽带隙钙钛矿薄膜的光伏性能，我们制备了结构为ITO/4PADCB/Al2O3/PEAI/FA0.8Cs0.2Pb(I0.75Br0.25)3/PEAI+EDAI2/C60/SnO2/Ag的小面积PSCs和微型组件(器件结构详见图5a)。

图1a示意了在环境空气中通过刮涂法制备无甲铵宽带隙钙钛矿薄膜的过程。

实验表明，大多数A位碘化物虽能有效消除所得无甲胺宽带隙钙钛矿薄膜中的PbI₂，但唯有RbI能在Pb(SCN)₂存在下维持最大的晶粒尺寸。

然而，其晶粒尺寸显著小于典型的窄带隙钙钛矿薄膜。

自2012年以来长期致力于钙钛矿材料与光伏器件的研究，在规模化制备钙钛矿薄膜以及钙钛矿器件稳定性研究方面做出了突出贡献，牵头和合作创造3项钙钛矿太阳能电池领域效率纪录。

这对形成晶粒粗大、非辐射复合被有效抑制的无甲铵宽带隙钙钛矿薄膜至关重要。

进一步利用紫外光电子能谱(UPS)和紫外-可见吸收光谱表征了刮涂法制备无甲铵宽带隙钙钛矿薄膜的能级结构(VBM,CBM,EF)。

采用添加固体添加剂IMD控制中间相的方法，成功制备了无甲胺宽带隙多晶钙钛矿薄膜(标记为对照，图1b)。

金属卤化物钙钛矿薄膜的规模化制备，钙钛矿太阳能电池失效机理与稳定化策略研究，以及相关功能材料的开发等。

如何精准调控钙钛矿的去溶剂化与结晶过程，实现高结晶度、光滑钙钛矿薄膜的可重复制备，是推进钙钛矿太阳能电池产业化应用的核心挑战。

然而，通过溶液沉积法制备高质量钙钛矿薄膜，需精细调控工艺条件，包括温度、气氛、退火时间以及钝化层等。

这种严格的结晶动力学通常导致同批次器件之间以及不同批次器件之间出现较大的性能波动，从而限制了钙钛矿器件的合格率。

钙钛矿的溶液可加工性为制造先进的太阳能电池提供了一条具有成本效益和高通量的路线。

CCG薄膜的粗糙度由原始薄膜的34.15nm降至6.79nm，达到目前报道的钙钛矿薄膜最佳水平。

IIICCG薄膜的光滑表面形貌随后，脱除tBTCA层以探究钙钛矿薄膜的表面均匀性。

II薄膜形成动力学分析钙钛矿薄膜的成相过程是理解tBTCA分子对限域生长动力学影响的有效途径。

I钙钛矿薄膜的限域生长

SEM图像显示，经纯氯苯处理的钙钛矿薄膜(下称“原始薄膜”)呈现典型多晶形貌，平均垂直晶粒尺寸约170nm。

V总结本研究开发了一种杯芳烃分子限域策略，实现了超平滑钙钛矿薄膜的成功制备，显著提升了钙钛矿太阳能电池的可重复性与光电转换效率。

具有6或8个苯酚单元的大尺寸杯芳烃主客体相互作用较弱，对溶剂分子的限域能力降低，导致DMSO去除速率较快，加速钙钛矿形成。

分析钙钛矿薄膜的成相过程是理解tBTCA分子对限域生长动力学影响的有效途径。

同时，较小的杯芳烃大环制备的钙钛矿薄膜通常伴随较慢的结晶动力学，这与溶剂去除过程延迟相对应。

图文导读I钙钛矿薄膜的限域生长图1.

基于这一关键问题，华东理工大学侯宇&杨双团队首次提出钙钛矿薄膜的“超分子限域生长”概念，通过使用4-叔丁基硫杂杯[4]芳烃(tBTCA)分子作为致密的覆盖层，可诱导溶剂分子产生主客体相互作用，调整前驱体的过饱和态以实现可控的薄膜形成动力学，在超分子-前驱体界面实现钙钛矿晶体的垂直生长，可重复地制备出具有超光滑表面的钙钛矿膜。

基于此，我们希望探索界面限域条件下的动态聚合机制，揭示薄膜结构与性能之间的构效关系，以期深入理解薄膜材料在传感、分离、催化等领域的应用潜力，并推动其在柔性电子、环境治理等领域的创新应用。

MX-n薄膜的结构和电学性能。

MX-n薄膜的电磁屏蔽性能。

为了探究厚度和旋转速率对MX-n薄膜电磁屏蔽性能的影响，我们在不同喷涂次数和不同旋转速率下制备了MX-n薄膜。

两种互不相溶的液体之间的界面为处于两相的反应分子提供了一个理想的反应平台，促进了具有丰富孔隙率的大面积、均匀、自支撑薄膜的生长。

核心的科学问题包括：如何精确调控界面聚合动力学，实现从分子反应到薄膜生长的有序组装与可控构筑；

通过结合界面科学、材料科学、微纳制造和人工智能等多学科优势，深入揭示界面聚合的分子机制与薄膜生长的动态规律，有望实现从基础研究到产业应用的跨越式发展。

从分子单体的界面聚合到宏观自支撑薄膜材料的制备，需要跨越多个尺度与维度。

以界面聚合技术为代表的薄膜制备方法，兼具可调控的厚度、孔隙率和化学功能性，为开发高性能薄膜材料提供了全新途径。

功能有机薄膜材料的独特之处源于分子在界面上的精确组装与可控聚合，通过气-液或液-液界面的限域反应制备自支撑薄膜材料。

如何在薄膜材料中构建特定功能结构（如智能响应、分子识别），并揭示其“结构-性能-应用”的内在关联与调控机制。

文章进一步分析了当前薄膜材料发展面临的挑战，并对未来研究方向进行了展望。

这些关键科学问题的突破将为功能性薄膜材料的设计、规模化制备与跨领域应用提供重要机遇。

这种交叉融合不仅能为新型薄膜材料的理性设计提供理论支撑，更能为柔性电子、智能传感等领域带来革命性突破，最终实现“分子设计-界面调控-功能实现”的全链条创新。

该文章系统综述了基于界面聚合方法制备功能性薄膜材料的研究进展，重点探讨了气-液和液-液界面聚合技术在调控薄膜厚度、孔隙结构和化学功能方面的关键作用，并详细阐述了这些薄膜在传感、催化、分离和光学等领域的应用潜力。

MX-n薄膜的旋转速率是影响其EMISE的另一个关键因素。

根据布拉格定律2dsinθ=λ，XRD峰的位置(θ)决定了薄膜的层间距(d)，这与薄膜的排列有关。

MX-80薄膜的厚度约为MX-1薄膜的80倍，这表明每次喷涂都有显著的重复性，且薄膜厚度可控(图1h)。

a不同转速下制备的MX-40薄膜和MX-80薄膜的厚度。

h不同喷涂次数的MX-n薄膜的厚度。

值得注意的是，电磁(EMI)屏蔽性能由电导率和薄膜厚度共同决定。

其主要原因在于随着旋转速率的增加，薄膜厚度减小而电导率增加。

增加薄膜的厚度则会增强多次反射，从而提高薄膜的整体反射和吸收性能。

强电磁屏蔽性能：GHz频段(8.2-40GHz)：薄膜厚度仅2.25μm，电磁屏蔽效能(EMISE)达45dB，单位厚度比屏蔽效能(SSE/t)高达1.545×10⁶dBcm2g⁻1，刷新同类材料纪录。

当MXene薄膜厚度为2.25微米时，在GHz频段(8.2-40GHz)实现了45dB的卓越EMISE，在THz频段(0.2-1.6THz)实现了59dB的EMISE。

随着喷涂次数的增加，薄膜的厚度呈线性增加。

随着旋转速率从1000rpm增加到3000rpm，离心力近似增加了9倍，薄膜厚度减少了约19.2%(图2a)，其致密性显著提升。

高电导率和高薄膜厚度往往意味着高EMI屏蔽性能。

液-液界面聚合（LLIP）进一步扩大了可用于薄膜制备的构筑单元的可选择性。

目前主要研究方向为功能多孔有机薄膜的制备及其在荧光传感和光学材料中的应用。

I薄膜制备与表征

MX-n薄膜的制备与表征。

aMXene薄膜的制备原理示意图。

文章不仅为宽频均质电磁屏蔽薄膜的性能提升提供了新的思路和方法，也为其它二维纳米材料薄膜的制备提供了有益的借鉴和参考。

文章报道了一种高导电性和超低红外发射率的MXene薄膜的制备，其具有高致密度和有序排列的特点，适用于超宽带电磁屏蔽和红外隐身。

提出了用于敏感薄膜创新制备的单分子层化学策略、分子凝胶策略和组合设计思想，揭示了adlayer效应。

高有序度、高致密的MXene薄膜中山大学桂许春等：超宽带电磁屏蔽+红外隐身！