DOI: 10.1021/acsami.3c06138

在电磁屏蔽领域，制造更薄、性能更好的电磁干扰（EMI）屏蔽材料已成为一个重要趋势。然而，可回收、耐极端环境的EMI屏蔽材料对于可持续发展和扩大其应用领域具有重要意义。在本研究中，利用具有优异耐温性的玄武岩纤维（BF）和芳纶纳米纤维（ANFs）以及具有高导电性的多壁碳纳米管，通过真空辅助过滤方法制备了具有“钢筋混凝土”分层结构的复合纸。该复合纸不仅具有15.9S/cm的高电导率和24.6dB的高电磁干扰屏蔽效率（EMI SE），而且在厚度为48μm时还表现出12504dB/cm2/g的高比屏蔽效率（SSE/t）。由于玄武岩纤维和芳纶纳米纤维具有优异的热稳定性，该复合纸在各种极端环境（包括火灾、-196至300℃的高温/低温和酸碱腐蚀）下表现出长期稳定的EMI屏蔽性能和结构完整性。此外，BF/ANF/CNT复合纸还显示出出色的焦耳加热性能、快速的电热响应和良好的温度可控性。基于这些优异的性能，BF/ANF/CNT复合纸在实际应用中显示出巨大的潜力，可满足各种极端环境的要求。

图1.（a）BF/ANF/CNT复合纸的制备过程示意图。（b）BF/ANF/CNT复合纸包裹在玻璃棒上的数字图像；柔性纸被进一步折叠成纸鹤。（c）BF/ANF/CNT复合纸的SEM图像。（d）BF/ANF/CNT复合纸的能量色散光谱（EDS）图。

图2.（a）ANF、BF和BF/ANF/CNT复合纸的FTIR光谱。（b）ANF、CNT和BF/ANF/CNT复合纸的XRD图谱和（c）拉曼光谱。（d）ANF、BF、CNT和BF/ANF/CNT复合纸的XPS光谱。（e）ANF和（f）BF/ANF/CNT复合纸的XPS C1s光谱。

图3.（a）具有不同CNT含量的BF/ANF/CNT复合纸的电导率和（b）EMI SE。该图显示了使用灯泡进行电导性测试的结果。（c）BF/ANF/CNT复合纸的SET、SEA和SER。（d）BF/ANF/CNT复合纸的功率系数。（e）含60wt%CNT的不同厚度复合纸的总EMI SE以及（f）SET、SEA和SER。（g）BF/ANF/CNT复合纸的SSE/t。（h）不同复合材料的EMI SSE/t与厚度的比较。（i）复合纸EMI屏蔽机理示意图。

图4.BF/ANF/CNT复合纸在（a,b）手机通信和（c,d）蓝牙传输应用中的EMI屏蔽性能。

图5.（a）含60wt%CNT的BF/ANF/CNT和（c）ANF/CNT复合纸经酒精灯点燃120秒的数字照片。（b,d）两种类型的复合纸在点燃前后的数字照片。（e）BF/ANF/CNT复合纸作为电线经酒精灯点燃120秒的数码照片。（f）含60wt%CNT的BF/ANF/CNT复合纸的EMI屏蔽性能，图像显示了纸在燃烧前后的形态变化。（g）BF/ANF/CNT复合纸在液氮和热退火处理前后的EMI屏蔽性能。（h）BF/ANF/CNT复合纸在强酸-碱溶液中电磁屏蔽效能的变化。

图6.（a）具有不同CNT含量的BF/ANF/CNT复合纸随时间变化的表面温度。（b）不同电压下BF/ANF/CNT复合纸随时间变化的表面温度。（c）BF/ANF/CNT复合纸的温度随逐步增加/减少的电压而发生变化。（d）BF/ANF/CNT复合纸的T-U2散点图。（e）复合纸在10V恒定外加电压下的红外热图像和长期时间-温度曲线。（f）在10V外加电压下加热的去离子水的红外热图。