为了屏蔽日益严重的辐射污染并降低火灾风险，迫切需要具有优异机械性能的阻燃MXene基电磁干扰（EMI）屏蔽纳米复合材料，但其制备过程仍然存在一些困难。

近期，华南理工大学王斌&李金鹏提出了一种Janus结构工程策略，利用连续沉积和热压工艺制备全天然纤维素纳米纤维（CNF）/蒙脱土（MMT）支撑MXene纸（CMMP）。受天然珍珠层的启发，将MMT纳米片掺入CNF中，以构建具有“砖砂浆”分层结构的基底层，该结构可提供机械性能，而独立的MXene层可确保导电性。所得CMMP表现出出色的机械性能，包括272.7MPa的机械强度和10.8GPa的杨氏模量、高电导率、56.1dB的卓越EMI屏蔽效果和19140.8dB·cm-1的EMI SE/t。此外，设计的CMMP具有令人印象深刻的阻燃和电/光热加热功能，证明了其可靠性、安全性和多功能性。因此，通过简单、可持续制备策略开发的这种高性能CMMP在EMI屏蔽、热管理和消防方面具有巨大的应用前景。

图1.CMMP的制备策略和功能示意图。

图2.（a）纯CNF、（b）原始CMP和（c）CMMP的SEM横截面图像。（d）CNF、MMT、CMP、MXene和CMMP的XRD曲线。（e）CNF、MMT、CMP和CMMP的FTIR光谱。（f）CNF、MXene和CNF/MXene的FTIR光谱。（g）MXene、MMT和MXene/MMT的FTIR光谱。（h）CNF和CNF/MXene中C1s的高分辨率XPS光谱。（i）MXene和MMT/MXene中C1s的高分辨率XPS光谱。

图3.（a）具有不同CNF和MMT重量比的CMPs的拉伸应力-应变曲线。（b）CMPs的抗拉强度和模量。（c）CMPs拉伸断裂表面形态的SEM图像。（d）CMPs断裂机理示意图。

图4.（a）CMMP的拉伸应力-应变曲线。（b）CMMP的抗拉强度和模量。（c）通过一系列策略制备的MXene基纳米复合膜/纸的强度和模量比较。（d）CMMP拉伸断裂表面形态的SEM图像。（e）CMMP的强交互作用示意图。（f）CMMP断裂机理示意图。

图5.CMMP的电学和EMI屏蔽特性。

图6.（a）纯CMP和（b）MXene含量为10wt%的CMMP的EMI屏蔽性能示意图。（c）纯CMP和（d）MXene含量为10wt%的CMMP的EM屏蔽模拟。

图7.CMMP的电/光热性能。

图8.（a）纯CNF、（b）原始CMP和（c）CMMP-30在燃烧过程的不同时间的数字照片。（d）复合纸的热释放速率-温度曲线。（e）复合纸的HRR值。

该工作以“Fireproof Ultrastrong All-Natural Cellulose Nanofiber/Montmorillonite-Supported MXene Nanocomposites with Electromagnetic Interference Shielding and Thermal Management Multifunctional Applications”为题发表在《Journal of Materials Chemistry A》（DOI:10.1039/d3ta03798c）上。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D3TA03798C