DOI: 10.1002/admi.202101359
减少大功率电磁波引起的火灾隐患，以及在恶劣环境中保持电磁干扰（EMI）屏蔽设备的运行状态受到了人们的热切关注。在本工作中，研究者通过有效的真空辅助过滤方法开发出一系列具有贻贝足丝仿生结构的EMI屏蔽材料。与自支撑MXene薄膜和MXene@ANF混合薄膜相比，柔性多层MXene@ANF珍珠层显示出优异的机械性能。同时，这些珍珠层在8.2-12.4GHz范围内显示出40-60dB的可调谐EMI屏蔽效率（EMI SE），厚度约为20µm，绝对SE（SSEt）达到36641.94dB·cm2 g-1。此外，ANF出色的隔热性能为MXene珍珠层提供了良好的阻燃能力，燃烧2分钟后仍可阻挡99.99%的电磁波。此外，MXene珍珠层在恶劣环境中表现出优异的耐久性，并且在超低温损坏后保持42dB的EMI SE。接下来，还系统研究了MXene@ANF复合膜和泡沫的EMI SE和防火安全性。综上，这项工作有望制造出在恶劣环境中具有低火灾危险性和高耐久性的可调谐EMI屏蔽产品。
图1.a）MXene（Ti3C2Tx）的合成路线；b）用于制备具有贻贝丝足仿生结构的MXene@ANF薄膜的替代真空辅助过滤方案；c）MXene@ANF的特性总结及其新型珍珠层结构。（c）带珍珠的贝壳图片。
图2.MXene的微观形貌：a）Ti3AlC2 MAX相的SEM照片；b）多层Ti3C2Tx的SEM图像（蚀刻后）；c）分层Ti3C2Tx纳米片的SEM照片（剥离后）；d-f）分层Ti3C2Tx纳米片的TEM图像；g）Ti3C2Tx纳米片的HRTEM图像；h）由SEM获取的大面积Ti3C2Tx纳米片；i）Ti3C2Tx水分散体的数字图片及其3D结构模型。
图3.a,b）ANF、Ti3C2Tx、Ti3AlC2和MXene珍珠层的XRD图谱；c）Ti3AlC2和Ti3C2Tx的拉曼曲线；d）Ti3AlC2和分层Ti3C2Tx的XPS图谱；e,f）Ti3C2Tx纳米片的高分辨率Ti2p和C1s光谱。
图4.a）高度稳定的ANF分散体的制备；b）具有不同ANF含量（从左到右分别为1、3、5、10和20mg）的ANF透明膜的外观；c-e）标准化芳纶纳米纤维的TEM图像（直径=13.4nm）。
图5.a1,a2）ANF薄膜（10mg）的表观形貌以及a3）该纯ANF薄膜的SEM截面图；b1-b3）MXene@ANF混合膜的外观（MXene：80mg，ANF：20mg，命名为AT28）；c1）MXene珍珠层的外观图像（MXene：2层，ANF：3层，命名为A3M2）及其c2，c3）横截面图像和元素映射。
图6.a）ANF薄膜、自支撑MXene薄膜、MXene@ANF混合薄膜和MXene珍珠层的应力-应变曲线；b）ANF薄膜、自支撑MXene薄膜、MXene@ANF混合物和珍珠层的拉伸强度和韧性；c）MXene@ANF珍珠层的潜在断裂机制：砖混结构（橙色层表示ANF壳，青色层表示MXene层）。
图7.MXene@ANF珍珠层的EMI屏蔽性能：a）样品在X波段的EMI SET与频率曲线；b）不同层MXene@ANF珍珠母的SER和SEA值；c）MXene@ANF珍珠层的T、A和R值；d）MXene@ANF珍珠层的多重反射-吸收主导的屏蔽机制示意图。
图8.MXene@ANF夹层结构的EMI屏蔽性能：a）具有不同ANF含量的样品在X波段的EMI SET与频率曲线；b）样品在X波段的EMI SEA与频率曲线；c）样品在X波段的EMI SER与频率曲线；d）MXene@ANF夹层结构和泡沫之间的EMI屏蔽性能对比（以3mg为例）；e）MXene@ANF 3mg-夹层结构和泡沫的SEA/SER值；f）MXene@ANF 3mg-夹层结构和泡沫之间的SEA和SER值比较。
图9.MXene@ANF混合膜的EMI屏蔽性能：a）样品在X波段的EMI SET与频率曲线；b）样品在X波段的EMI SEA与频率曲线；c）具有不同MXene含量的MXene@ANF混合物的SER、SEA和SET值；d）MXene@ANF混合物的T、A和R值。
图10.MXene@ANF夹层及混合物在氮气气氛下的热稳定性：a）TGA曲线；b）700℃时的T5wt%值（蓝色）和焦炭残留物（灰色）；c）DTG曲线。
图11.a）A2M1珍珠层在恶劣环境中的状况（火焰和液氮处理）；b-d）AT46复合膜、A2M1-20mg珍珠层和混合物-20mg经恶劣处理（分别为超低温环境、超声波和折叠）后的EMI屏蔽能力。
图12.MXene@ANF珍珠层的凝聚相表征：a1-a6）垂直燃烧1分钟后残留物的数码照片；b）来自燃烧珍珠层的焦炭残留物的拉曼光谱；c）在不同火灾危险程度下对比SET值；d）MXene@ANF珍珠层样品在燃烧测试后的EMI屏蔽性能。
图13.a1-a4）A2M1珍珠层炭渣的SEM图像；b1-b4）AT46混合膜炭残留物的SEM图像。
图14.MXene@ANF夹层和珍珠层的防火安全测试：a）微尺度燃烧试验中MXene@ANF夹层的HRR（释热率）曲线；b）10mg-夹层和A5M4珍珠层之间的HRR比较；c）ANF、1mg、10mg-夹层和A5M4 MXene珍珠层的THR和HRR值；d）珍珠层样品的阻燃机理（ANF：蓝色层；MXene：黑色层）。
图15.MXene@ANF复合薄膜的MCC结果：a）HRR曲线；b）THR曲线。
图16.a1-a4）A2M1珍珠层在沸水中的状况；b1-b4）之前研究的CSA-M0.6-20mg珍珠层在沸水中的状况；c1,c2）A2M1珍珠层在超声波环境中的状况（140Hz，1min）；d1-d3）CSA-M0.6-20mg珍珠层在超声波环境中的结果（140Hz，1min）。
