电磁屏蔽材料发展趋势

　　随着5G技术、人工智能、物联网、大数据的快速发展及其在无人系统、高速通信、工业互联网、未来能源、航空航天等领域的广泛应用，信息技术的发展水平已经成为综合国力的体现。然而，电子设备在运行过程中会对外界产生不利的电磁干扰(EMI)，不仅会影响附近电子设备的正常运行，还会增加相关工作人员患头痛、抑郁、免疫缺陷等疾病的风险。因此，迫切需要的EMI屏蔽材料来衰减电磁波，以保护电子设备的正常运行和人体健康。在此背景下，开发各种高性能的电磁屏蔽材料成为研究热点。下面将介绍常见EMI屏蔽材料的优缺点:
　　1.传统的金属材料(如银、铜、铁、镍等。以及它们的合金)经常被用作EMI屏蔽材料，这些材料通常包括高导电金属，例如铝箔和铜箔，其中表面反射是主要的损耗机制。然而，金属的密度高、易腐蚀、柔韧性差，难以满足理想EMI屏蔽材料的要求，限制了其在小型智能电子产品中的广泛应用。即重量轻、屏蔽效率高、带宽宽、耐腐蚀性好成为EMI屏蔽材料的研究方向。
　　2.导电聚合物复合材料(CPC)因其重量轻、机械柔性高、耐腐蚀性能好、加工成本低而成为替代传统金属屏蔽材料的Z佳解决方案之一。此外，与金属基屏蔽材料相比，CPC表现出低表面反射，在伪装和隐身技术等军事应用中更受欢迎。导电聚合物复合材料是指在聚合物基体中加入导电填料，通过一些特定的加工工艺得到的具有EMI屏蔽性能的多相复合材料。CPC中常用的导电填料主要有金属材料、本征导电材料和碳材料。其中，碳材料具有重量轻、同素异形体多、力学性能好等特点，在CPC中得到了广泛的应用。
　　不幸的是，由于CPC的低导电性，CPC的EMI屏蔽效率(SE)通常低于金属材料。为了实现CPC的高性能EMI屏蔽，需要大量的导电填料来形成足够的屏蔽网络。高含量的导电填料通常导致机械性能下降、成本增加和加工困难。此外，导电聚合物复合材料的缺点，如力学性能和热稳定性差，限制了其进一步应用。
　　材料的屏蔽能力取决于电磁波的反射和吸收(EMW)。随着屏蔽材料的不断发展，研究已经从金属材料和本征导电聚合物发展到CPC。事实证明，导电网络的建设与微波衰减能力密切相关。所以CPC的EMI屏蔽从宏观上看取决于填料的选择和结构设计。一般来说，导电填料可分为金属填料、碳填料和本征导电聚合物。金属填料(银、铜、镍、镧、二甲苯等。)可以给予CPC有效的EMI屏蔽材料，因为它们具有高的导电性。

　　但由于价格高、密度大、不稳定，在实际应用中仍有局限性。碳填料(碳纳米管、炭黑、锗、CNF等)。)因其高导电性而成为Z广泛使用的填料之一。固有导电聚合物(PANI、PEDOT等。)也可用作CPC的导电填料，用于EMI屏蔽。此外，导电填料的尺寸对CPC的EMI屏蔽也很重要。一般来说，二维填料在零维、一维和二维填料中表现出Z好的EMI屏蔽性能。
　　3.聚合物基复合材料因其密度低、耐腐蚀、价格有竞争力和良好的加工性能而广泛应用于电磁屏蔽领域。然而，大多数聚合物基体具有绝缘性，这严重限制了其在电子产品、新能源汽车、医疗设备和柔性印刷电路板等对EMI屏蔽要求高的领域的应用。目前，研究人员通过将导电填料与树脂基体复合，有效解决了聚合物基复合材料EMI屏蔽性能差的问题。与此同时，碳纳米管、石墨烯、金属纳米线/颗粒和MXene已被广泛用作聚合物基复合材料中的导电填料。
　　然而，与金属材料相比，目前的聚合物基复合材料存在一些缺点，如电导率低、EMI屏蔽性能差。如何通过有效的结构设计来提高聚合物基复合材料的电磁屏蔽性能，已经成为一个亟待解决的技术和科学问题。除了导电填料的用量和种类对聚合物基复合材料的EMI屏蔽性能有显著影响外，复合材料的结构设计和导电填料在树脂基体中的分布取向也同样重要。迄今为止，对不同结构类型的聚合物基电磁屏蔽复合材料的研究很少。
　　4.碳材料，如石墨烯、碳纳米管(CNT)、介孔碳和碳纳米纤维(CNF)，由于其许多特性，包括天然丰富、低成本、优异的导电性和优异的机械性能，具有作为ESM的巨大潜力。
　　5.与碳材料相比，二维层状过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物(MXenes)具有突出的σ、突出的亲水性和化学活性，相关研究发展非常迅速。三维(3D)结构中重复反射和散射的复杂界面提供了更长的导电路径，从而更好地屏蔽电磁波。然而，由于MXenes之间的相互作用较弱，凝胶化能力较差，很难通过MXenes的自组装构建出力学性能优异的独立三维结构。当用于EMI屏蔽时，MXenes通常应用于具有优异机械承载性能的聚合物基体。