近日，我校技术研究院杨晨光副教授在《Small》上发表了题为“Highly Flexible and Ultralight PVA-co-PE-AgNW/MXene Composite Film with Low Filling for Multistage Electromagnetic Interference Shielding”的研究成果（论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202411752）。论文报道了一种具有增强组分之间界面结合力的高柔性超轻多层斜纹结构复合膜（PVA-co-PE/AgNW/MXene），该复合膜可以在8-20 GHz超宽频率范围内实现有效的电磁干扰（EMI）屏蔽。该研究使用银纳米线（AgNW）、MXene和PVA-co-PE纳米纤维作为基底，并以具有斜纹编织结构的尼龙织物作为过滤材料，通过真空辅助抽滤结合热压工艺制备了具有增强组分之间界面结合力的多级斜纹结构的复合膜。该研究开发的高机械强度和超柔性多级复合薄膜以极低的介电填充含量实现了宽屏EMI屏蔽和热管理性能。在新兴电子通信、智能可穿戴电子、航空航天和人工智能技术中具有广阔的应用前景。

图1. a）MAX、MXene和AgNW/MXene和b）AgNW的XRD图

上述研究中，分析测试中心微区结构分析室刘英老师负责的X射线衍射系统（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）主要承担了该电磁屏蔽纳米纤维膜的结构组成、元素成分及化学键的测试表征。图1为制备的MXene与AgNW的XRD结构测试表征。图1a为Ti₃AlC₂（MAX相）在刻蚀铝层前后的XRD图谱。在剥离Al层后，（104）晶面衍射峰几乎完全消失，而Ti₃AlC₂ MXene的（002）晶面特征峰从9.4°处下移至6.7°。（002）峰的左移证实了Ti₃AlC₂（MAX）中Al层的去除和表面端基（-Tx，如-OH、-O等）的引入，从而形成了层间距（d-spacing）增大的Ti₃C₂T_x MXene层状结构。Ti₃C₂T_x MXene及其复合物AgNW/MXene的（002）晶面层间距分别为9.872 nm和13.146 nm，此结果表明，AgNW的插入导致Ti₃C₂T_x MXene的层间距进一步扩大。图1b为AgNW的XRD分析图谱，特征衍射其中（111）、（200）和（220）晶面均为AgNW的特征晶面，表明AgNW的成功制备。

图2.（a）PVA-co-PE和PVA/Ag/M_2.0复合膜的XPS宽扫描光谱；PVA/Ag/M_2.0多层膜的高分辨率XPS光谱（b）C 1s和（c）O 1s；PVA-co-PE膜的（d）C 1s和（e）O 1s的高分辨率XPS谱图

XPS主要承担了样品内化学键、氢键，如Mxene和PVA-co-PE之间、AgNW和MXene之间存在的氢键和化学键及其结合能的结构测试表征。图2a-e展示了PVA-co-PE和PVA/Ag/M_2.0膜的O 1s和C 1s的X射线光电子能谱（XPS）光谱图。由图可知，C-Ti键的出现源于MXene，这进一步证明MXene结构在提取和刻蚀过程中未被损坏。与对照组相比，复合膜的C-O对应的结合能发生跃迁，这说明AgNW、MXene和PVA-co-PE表面基团的化学环境发生了变化，表明三种组分之间形成了氢键相互作用。