随着电子和电信的快速增长，迫切需要开发电磁干扰（EMI）屏蔽技术，以防止电子设备发生故障以及电磁（EM）波对人体健康的威胁。本文中，我们展示了一种多功能的EMI屏蔽皮肤，它不仅具有出色的EMI屏蔽效果（SE），而且还可以充当压力传感器。EMI屏蔽皮肤由独立式泡沫、结构的石墨烯、增强的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基质组成。石墨烯泡沫（GF）由嵌入Ti₃C₂T_X纳米片的Fe₃O₄纳米粒子（NPs）装饰。由于具有出色的吸收SE，该复合材料在8.2–12.4 GHz（X波段）中具有80 dB的出色平均EMI SE，在26.5–40 GHz（Ka波段）中具有77 dB的出色平均EMI SE。此外，轻质、柔性和高导电性的GF基复合材料，在应对外部压力方面具有令人鼓舞的感测性能，这为用作可穿戴电子设备和机器人技术的多功能EMI屏蔽皮肤提供了可能性。
  
Figure 1. Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS复合材料的制备过程示意图。
 

Figure 2. （a）多层Ti₃C₂T_X纳米片和（b）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X杂化物的SEM图像。（c）Ti₃C₂T_X纳米片的TEM图像。（d）具有分层结构的Ti₃C₂T_X多层膜，（e）嵌入Fe₃O₄ NPs的多层Ti₃C₂T_X，以及（f）在Ti₃C₂T_X表面上的Fe₃O₄ NPs。（g-k）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X杂化物的TEM图像和EDS元素映射。
 

Figure 3. （a）镍泡沫，（b）镍泡沫上的石墨烯，（c）镍泡沫上的Fe₃O₄ NPs/GF，（d）镍泡沫上的Ti₃C₂T_X纳米片/GF以及（e）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X杂化物/GF的SEM图。（f）图片。（g）拉曼光谱。（h）电导率。
 

Figure 4. （a）X波段和（c）Ka波段中，具有不同种类和数量添加剂（Ti₃C₂T_X和Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X杂化物）的GF基复合材料的总EMI SE与频率的关系图；（b）10.2 GHz和（d）27.5 GHz频率下，GF基复合材料的EMI屏蔽性能，包括S_ER、S_EA和SE_Total；（e）Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS复合材料中电磁波吸收的示意图。
 

Figure 5. （a）用于压力传感测量的设备（左），带两条电极线的GF基复合材料（右上），GF基复合材料的弯曲/拉伸特征（右下）。（b）GF/PDMS和Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS复合材料的相对电阻变化（(R-R₀)/R₀）与施加压力的关系图。（c,d）GF/PDMS和Fe₃O₄@Ti₃C₂T_X/GF/PDMS复合材料在不同压力下随时间(R-R₀)/R₀的变化。
 
       相关研究成果于2020年由电子与电信研究所（ETRI）Choon-Gi Choi课题组，发表在Chemical Engineering Journal（doi.org/10.1016/j.cej.2020.124608）上。原文：MXene (Ti₃C₂T_X)/graphene/PDMS composites for multifunctional broadband electromagnetic interference shielding skins。

转自《石墨烯杂志》公众号：