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  隨著電子信息技術的快速發展，電磁波輻射污染引起人們的廣泛重視，迫切需要研究可為智能電子設備如便攜式電子設備、智能可穿戴設備和戶外設備(如通信基站、變壓器等)提供安全可靠的電磁防護材料和裝置，特別是力學性能優異、柔韌性良好、制備方法簡易可行、兼備除冰功能的電磁屏蔽材料是解決寒冷和高原地區因電磁輻射戶外電子、電力和電信設備和設施造成信號干擾和損壞、延長服役壽命的有效解決方案。

  針對寒冷氣候環境使用電磁屏蔽材料和裝置對電磁屏蔽性能、力學強度和柔韌性以及耐用性的特殊要求，四川大學盧燦輝教授、周澤航副研究員通過多層次結構調控-表界面相互作用機制研究，實現二維過渡金屬碳化物和碳氮化物（MXene）/納米纖維素基復合材料的結構調控與高性能多功能化，取得系列研究成果（Adv. Mater. Interfaces 2021, 2002168.; Sci China Mater 2021, 64(6): 1437–1448.; ACS Nano 2020, 14, 7055-7065.; ACS Nano 2020, 14, 2788?2797.; Cellulose, 2020, 27, 7475–7488.; J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 9820.; Adv. Mater. Interfaces 2019, 1802040.）�；谇捌谘芯抗ぷ鳎芯繄F隊提出通過噴涂輔助層層自組裝策略將MXene/納米纖維素（CNF）混合功能墨水噴涂在細菌纖維素（BC）基體上制備具有致密層狀堆積形態結構的高性能電磁屏蔽與電/熱、光/熱除冰功能的MXene/納米纖維素薄膜，為寒冷和高原地區戶外電子、電力和電信設備和設施的電磁屏蔽提供了一種耐用的兼具電/熱和光/熱轉換和除冰功能的多功能復合材料。

圖1. TM/BC復合薄膜的制備機理展示

  得益于細菌纖維素（BC）薄膜優異的力學性能和緊密層狀堆積的MXene/CNF功能涂層，該復合膜表現出優異的力學強度（＞250 MPa），并展現了出色的導電性和電磁屏蔽效能。硅橡膠封裝賦予了復合薄膜（Si-TM/BC）出色的疏水性，在溶劑、超聲處理和機械變形的條件下表現出良好的結構與性能穩定性，甚至在洗衣機重復清洗的條件下仍然保持了完整的結構與性能。

圖2.復合薄膜的（a）形貌結構、（b）力學性能、（c）結構穩定性、（d）導電性和（e、f）電磁屏蔽性能

  MXene材料優異的導電性和局部表面等離子體共振(LSPR)效應使其具有出色的電/光熱轉化特性，在熱管理領域展現了巨大應用前景。作者研究了復合薄膜電加熱與光熱轉換性能，結果表明僅3 V的驅動電壓即可在不到一分鐘的時間內將復合薄膜迅速升溫至80 °C以上并可長期保持恒定，中斷供電以后溫度又迅速降低，展現出出色的熱響應速度和高效的電熱轉換效率；在模擬自然光下連續10次長達260 min的光照/冷卻循環以后，復合薄膜的最高飽和溫度可保持在90 °C，顯示出了優異的光熱轉化特性和性能穩定性。作者測試了實際自然環境條件下Si-TM/BC復合薄膜的電-/光-熱除冰研究，結果表明復合薄膜在通電和自然光照的條件下都表現了良好的熱除冰性能，該高性能功能復合薄膜在精密電子儀器的電磁屏蔽保護和熱處理領域具有良好的應用潛力。

圖3.復合薄膜的電熱、光熱轉化性能和熱除冰性能

  該研究成果以“Facile Fabrication of Densely Packed Ti₃C₂ MXene/Nanocellulose Composite Film for Enhancing Electromagnetic Interference Shielding and Electro-/Photothermal Performance” 為題發表在《ACS Nano》上。文章通訊作者是四川大學盧燦輝教授，第一作者是四川大學周澤航副研究員。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04526