弹性MXene/PDMS复合材料导电网络的构筑及其电磁屏蔽性能

段亚强, 顾雨辰, 杨伟军, 徐鹏武, 马丕明（江南大学　化学与材料工程学院）

摘要：传统复合材料在形变过程中易因导电结构断裂导致电磁屏蔽效率(EMI SE) 衰减。因此，为了显著提高弹性材料的电磁屏蔽稳定性，本研究通过在聚二甲基硅氧烷(PDMS) 复合材料中设计动态导电界面构筑了三维导电网络。通过改性MXene，制备了具有不同表面电荷特征的NMXene 纳米片。随后调控NMXene 与MXene 纳米片有序静电吸附于热膨胀微球(TEMs) 表面，形成具有动态导电外壳(NMXene-MXene) 的复合微球(TEMs@NMXene-MXene，简写为TNM)。将复合微球与PDMS 基体复合后，通过精确控制热膨胀时长(30 min) 得到TNM/PDMS-30 复合材料。研究发现，TEMs、NMXene 和MXene 之间的动态静电吸附形成了稳定的三维导电网络，能够有效阻隔电磁波并通过多重反射快速消耗电磁能量。因此，仅含5% 导电组分(NMXene 和MXene) 的TNM/PDMS-30 复合材料在X 波段的EMI SE 达到37.0 dB，且在拉伸应变50% 时仍然具有30.2 dB 的屏蔽性能。此外，TNM/PDMS-30 展现出优异的超弹性、拉伸强度(8.02 MPa) 和断裂伸长率(149.5%)，为其在柔性电磁屏蔽材料领域的应用提供了新思路。

关键词：PDMS；MXene；电磁屏蔽；超弹性；导电网络