本次2023高分子電磁屏蔽復合材料及應用論壇特別邀請到了北京化工大學，國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者張好斌教授分享《聚合物電磁屏蔽復合材料研究進展》：

他將從聚合物電磁屏蔽復合材料入手，為本次大會帶來了該材料最新的研究進展，以及如何實現(xiàn)高效電磁復合材料的輕薄化、高性能化及多功能化，滿足復雜應用環(huán)境的重大需求。

本報告將主要介紹聚合物電磁屏蔽復合材料研究的發(fā)展歷程和面臨挑戰(zhàn)，以及報告人圍繞高分子加工過程中所面臨的界面調(diào)控、結(jié)構(gòu)功能協(xié)同和多功能化等關鍵科學問題而進行的探索和取得的研究成果。最后，將展望高性能聚合物電磁屏蔽納米復合材料的發(fā)展前景和潛在應用。

張好斌 北京化工大學教授/博導，國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者

長期從事二維納米材料制備與功能化方法、聚合物功能納米復合材料和聚合物電磁屏蔽/吸波納米復合材料研究。在Adv Mater，Angew Chem Int Ed，Nano Lett，Adv Funct Mater和ACS Nano等國際知名學術期刊發(fā)表SCI研究論文86篇，其中第一/通訊作者論文70篇。相關成果被包括Science、Nat Rev Mater、Chem Soc Rev等期刊重點引用和積極評價，論文總引用12000余次（谷歌學術），21篇論文入選ESI 高被引（9篇熱點論文），其中35篇論文被引>100次、7篇論文被引>500次，其中兩篇關于石墨烯和MXene電磁屏蔽性能研究論文被引用分別超1000和1200多次，申請中國發(fā)明專利15項（10項授權）。作為負責人承擔包括國家基金委優(yōu)秀青年科學基金項目、面上項目（3項）等項目10余項。獲浙江省自然科學二等獎（R4）和寧波市科學技術獎一等獎（R4）。兼任中國材料研究學會青年工作委員會理事會理事、中國復合材料學會導熱復合材料專業(yè)委員會委員、中國化工學會化工新材料專業(yè)委員、《物理化學學報》及Wiley出版社InfoMat雜志青年編委。

碳材料在近年來，由于其優(yōu)秀的導電和導熱性能，同時還可以改善復合材料的傳輸特性，甚至可以在很多苛刻環(huán)境下應用，而引起人們的廣泛關注。近年來，由于電磁干擾越來越多，電磁兼容問題越來越被重視，碳基復合材料在電磁屏蔽（electromagnetic shielding）領域的開發(fā)與應用受到了特別關注。

碳納米管顆粒具有高導電性和導熱性

來源：網(wǎng)絡公開

不同于復合材料，導電聚合物也是一種路徑，盡管可以解決其中一部分問題，但難免帶來機械性能和熱穩(wěn)定性降低的困擾，這就使得使用環(huán)境溫度受限或材料成本過高的問題。

聚合物電磁屏蔽材料需求旺盛

電子元器件及整機、人工智能、新型顯示、集成電路、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，加上以 5G為首的高頻通信加速推進，電子材料和器件產(chǎn)業(yè)飛快發(fā)展，據(jù)估計，到2025年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1500億美元，電子產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背后，電磁屏蔽材料的需求也越發(fā)旺盛，據(jù)BCC Research預測預測，電磁屏蔽材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達約100億美元。

從趨勢上看，幾乎所有電子產(chǎn)品和器件都在縮短更新?lián)Q代周期，并且朝著輕量化、精密化、高功率化、多功能化發(fā)展，隨著功耗不斷提高，結(jié)構(gòu)更加精密，電磁干擾和電磁兼容的問題也越發(fā)嚴重，電磁屏蔽技術在控制或減輕電磁輻射污染方面起著至關重要的作用。

從材料上看，高分子電磁屏蔽材料以其質(zhì)輕價廉、耐腐蝕、易加工成型和性能可調(diào)性好等特點在諸多領域獲得了廣泛應用，目前正向高性能化、寬頻化、高耐溫性和多功能化方向發(fā)展，以適應日益復雜的應用場景。

高導電的電磁屏蔽材料是實現(xiàn)電磁屏蔽的關鍵。比如在航空航天、智能穿戴設備領域中，對于電磁屏蔽材料提出了高性能、輕質(zhì)、高導電性和超彈性的要求，甚至需要能夠耐極端環(huán)境，但這一類的材料在研究和開發(fā)上始終面臨著巨大挑戰(zhàn)。

以二維過渡金屬碳/氮化物（MXene）為例，由于其獨特的納米片層結(jié)構(gòu)、卓越的電性能、極性的表面特性，在高性能電磁屏蔽材料領域內(nèi)有巨大的潛力和競爭力，引來許多人關注。但目前有一個很大的困擾，由于MXene表面的官能團種類和片層大小有限，加上納米片層間作用力影響，對于制備理想的高彈性、高導電性的輕質(zhì)可壓縮三維結(jié)構(gòu)仍舊是一個難題。

北京化工大學于中振教授、張好斌教授團隊曾經(jīng)展示了展示了一種有效的方法來提高MXene基氣凝膠的彈性，同時還有高導電性和低密度的特點。由于MXene納米片與酸化碳納米管（aCNT）的協(xié)同作用，通過定向冷凍和后續(xù)冷凍干燥構(gòu)建了具有類爬山虎微形貌的MXene/aCNT各向異性氣凝膠，這種MXene納米片有各向異性多孔骨架，具有高強度、超輕、超彈的特性。同時，這種高導電骨架、多孔結(jié)構(gòu)和許多的可極化中心讓這種材料有很高的電磁屏蔽性能，甚至還可以經(jīng)受住低溫和高溫（-196~300℃），基于上述特性，該材料非常適用于極端環(huán)境下的電磁防護領域。

MXene/酸化碳納米管氣凝膠的(a-c)合成流程圖及(d-g)其多功能展示

來源：論文

碳材料的另一個代表——石墨烯，也十分優(yōu)秀。比如作為石墨烯的一維宏觀組裝體，石墨烯纖維的同樣具有高導熱、高導電和高機械強度的特點，做成的織物，在柔性電子、功能防護織物、生物醫(yī)學、航空及國防領域都有極大的應用潛力。目前迫制備兼具高強度與高韌性的導電石墨烯纖維已成為了重點研發(fā)方向之一。

石墨烯基電磁功能材料的多尺度設計策略及應用

來源：網(wǎng)絡公開

聚合物電磁屏蔽納米復合材料在新一代通信技術、智能穿戴設備、新能源汽車、航空航天、國家重大設施和關鍵裝備等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用，被發(fā)改委和科技部等列入未來重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興功能材料。近年來，以石墨烯、碳納米管和MXene為代表的新型功能納米材料的涌現(xiàn)，給聚合物電磁屏蔽復合材料的研究提供了新的機遇和助力。

同時，我們還將針對電磁屏蔽材料進展與應用、柔性電路、微波暗室、電磁防護材料、新能源汽車電磁兼容系統(tǒng)、6G的THz電磁屏蔽材料解決方案、輕量化發(fā)泡材料、電磁屏蔽材料產(chǎn)業(yè)帶來的機遇等議題展開全面討論！

審核編輯 ：李倩