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  隨著電子設備和無線通信網絡技術的蓬勃發展，電磁干擾問題正在以一種無形的方式威脅著人們的身心健康和信息安全。抗電磁干擾也因此成為了人們廣泛關注的技術領域。常用的電磁屏蔽材料，如金屬、金屬基復合材料、導電高分子聚合物等往往受限于其高密度，窄屏蔽帶寬和高脆性，無法得到廣泛應用。以石墨烯材料（如石墨烯薄膜、石墨烯泡沫、石墨烯納米片等）為代表的新型電磁屏蔽材料在電磁波的反射和吸收領域表現出了良好的應用前景。然而受石墨烯本征性質的限制，材料難以兼顧寬頻帶和高強度的電磁屏蔽效能。此外，新型電磁屏蔽材料的嘗試大多停留在實驗室水平，距離電磁屏蔽特種材料的大規模批量生產與工業級應用仍存在較大差距。

  近期，北京大學、北京石墨烯研究院劉忠范—亓月研究團隊在柔性石墨烯石英纖維制備與應用方面取得了重要進展。該團隊首次報道了利用卷對卷化學氣相沉積（CVD）技術批量制備大面積、輕質、柔性、具有超寬帶強電磁屏蔽效能的鐵磁性石墨烯石英纖維織物（FGQF），相關成果以“Ultra-broadband strong electromagnetic interference shielding with ferromagnetic graphene quartz fabric”為題，于2022年05月23日在線發表在國際知名期刊Advanced Materials上。北京大學為該工作的第一單位，貴州民族大學為第二單位，北京石墨烯研究院為重要參與單位。

  本工作利用卷對卷CVD批量生長系統首次制備了超大尺寸柔性鐵磁石墨烯石英纖維織物（FGQF）。通過精確控制石墨烯的氮摻雜類型，實現了具有高電導率（3906 S·cm^–1）和高磁響應（室溫下飽和磁化強度達0.14 emu·g^–1）的鐵磁石墨烯層的制備（圖1a）。同時，FGQF織物特殊的編織結構在材料中引入了額外的電磁波多重反射和多通道吸收，進一步增強了材料的電磁屏蔽效能。1 mm厚度的FGQF在超寬頻帶1-18 GHz下表現出107 dB的超強屏蔽效能，同時實現了高電磁干擾屏蔽效率和寬抗電磁干擾頻帶（圖1c）。利用團隊自主研制的石墨烯卷對卷連續CVD生長系統（圖1b），實現了FGQF的規模化制備，單批次制備尺寸高達10×0.5 m²（圖1d），這為材料的實際應用提供了重要基礎。

  基于FGQF的高導電性、鐵磁性和特殊的編織結構，當電磁波到達材料表面時，其與石墨烯表面自由載流子發生相互作用，部分電磁波被反射。通過優化空氣-材料界面處的阻抗匹配，剩余電磁波將進入FGQF內部，與FGQF導電網絡匹配，并在其編織結構中產生多重內反射。因此，具有高電導率和高磁響應的鐵磁石墨烯層可以實現對電磁波能量的有效吸收和衰減（圖2a）。具體分析FGQF纖維布中的單根鐵磁石墨烯石英纖維（直徑約7 μm）的屏蔽機理，電磁波在與相鄰纖維陣列發生多次內部反射，而多層鐵磁石墨烯可對多次反射的電磁波進行高效吸收，進一步衰減電磁波能量，從而獲得高電磁屏蔽效能（圖2b）。

  北京大學劉忠范院士、亓月助理研究員、河南大學陳珂教授、美國萊特州立大學終身教授Zhiqiang Wu等人為該論文共同通訊作者，貴州民族大學副教授、北京大學博士后謝雅典、北京石墨烯研究院劉珊、北京大學博士生黃可聞為論文共同第一作者。該研究工作得到了國家重點基礎研究項目、國家自然科學基金項目、貴州省科技支撐項目、貴州省基礎科學研究基金、河南大學基礎研究專項和國家萬人計劃青年拔尖人才項目的支持，也得到了北京大學劉開輝教授和新加坡國立大學陳召龍博士的支持與幫助。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202982