随着智能时代的快速发展，智能电磁干扰（EMI）屏蔽设备因其环境自适应响应的优势而备受关注。相应地，合适的EMI屏蔽材料对于阻挡有害电磁辐射和透过有用的电磁波至关重要。能够根据特定应用需求和环境变化动态调整其EMI屏蔽效能（SE）的智能EMI屏蔽材料，在军事和民用领域均具有巨大优势。迄今为止，已开发出多种具有可调EMI SE 以应对不同响应的材料。本综述特别关注具有可调EMI SE的智能材料，讨论了智能EMI屏蔽材料的设计策略、机制及最新研究进展，涵盖了包括压缩应变、拉伸应变、化学试剂、形状记忆、相变和交叉角度变化等不同刺激响应。最后，综述还探讨了智能EMI屏蔽材料面临的挑战和未来展望。
 
 
图1.
(a) 分别具有压缩应变、拉伸应变、化学试剂、形状记忆、相变和交叉角度变化诱导响应的智能电磁干扰（EMI）屏蔽材料。
(b) 刺激响应前后EMI屏蔽效能（SE）值的显著变化。
解析
对翻译内容的解释
图1(a)的解析：
智能EMI屏蔽材料的类型：列举了六种基于不同外界刺激的智能EMI屏蔽材料，分别是：
压缩应变/拉伸应变：通过施加机械力（压缩或拉伸）改变材料结构，影响其导电性，从而调节EMI屏蔽效能。
化学试剂：材料通过化学环境变化（如酸碱度、氧化还原条件）触发响应。
形状记忆：借助形状记忆聚合物（如热响应材料）的动态形变能力调节屏蔽性能。
相变：利用材料相态变化（如液态-固态）导致的导电性突变实现可逆调节。
交叉角度变化：通过调整材料层叠或排列角度改变电磁波的传播路径，实现屏蔽性能的动态调控。
技术意义：这些材料的“智能性”体现在其对外界刺激的动态响应能力，可满足复杂场景下的适应性需求（如军事隐身、可穿戴设备、高频通信环境等）。
图1(b)的解析：
动态调节性能：通过外部刺激（如施加化学试剂、机械力或温度变化），材料的EMI屏蔽效能（SE值）在响应前后发生大幅波动。例如：
智能材料可能从低屏蔽状态（如初始态）通过刺激跃迁至高屏蔽状态（如相变后），调节范围可能覆盖宽频段（如Ku波段、X波段）。
实际应用价值：这种动态调节能力减少了传统静态屏蔽材料的设计局限性，使同一材料能够在不同场景中“按需切换”性能。
对图表意义的扩展理解
科学价值：图表展示了智能EMI屏蔽材料的核心优势——动态适应性，而非依赖固定结构或单一性能。
行业挑战：
如何提高刺激响应的灵敏度（如实现小剂量化学触发）。
如何平衡不同刺激模式下的材料稳定性（如多次拉伸后导电网络是否退化）。
需解决部分响应类型的普适性局限（如相变材料可能受温度范围约束）。
未来方向：结合机器学习优化动态调控逻辑，或利用仿生设计（如章鱼皮肤自适应结构）增强材料的智能响应能力。
 
 
图2.
(a) 一种压缩应变响应的电磁干扰（EMI）屏蔽泡沫材料：在聚氨酯（PU）泡沫表面涂覆还原氧化石墨烯（rGO）。
(b–g) 样品在压缩前和压缩后的EMI屏蔽性能。
解析
对翻译内容的解释
图2(a)的解析：
材料设计原理：该材料以柔性聚氨酯（PU）泡沫为基底，表面涂覆还原氧化石墨烯（rGO）涂层。
PU泡沫：作为支撑骨架，赋予材料轻质、可压缩性和弹性，适合动态调控场景。
rGO涂层：还原氧化石墨烯具有高导电性和二维片层结构，通过涂覆形成连续导电网络，提供电磁波反射和吸收能力。
压缩应变响应机制：当泡沫受到压缩时，PU泡沫变形导致rGO涂层间隙缩小，导电网络更加致密，材料的电导率和介电损耗能力增强，从而显著提升EMI屏蔽效能（SE）。
图2(b–g)的解析：
性能对比：图表展示了材料在压缩前（原始状态）和压缩后（应变状态）的EMI屏蔽性能变化，具体表现为：
频率依赖性：可能在特定频段（如X波段、Ku波段）SE值大幅提升，例如从压缩前的20 dB增至压缩后的40 dB以上。
动态调节范围：通过压缩应变实现EMI SE值的“开关式”或“梯度式”调控，突显材料对机械刺激的高灵敏度。
应用场景：此类材料适用于需要柔性、可重复形变的场景，如可穿戴电子设备的抗干扰层或航空航天设备的动态电磁防护。
对图表意义的扩展理解
科学意义：验证了基于柔性基底和导电涂层的压缩应变响应型材料的可行性，证明机械形变对EMI性能的动态调控能力。
技术优势：
轻质、可逆调节：通过简单压缩即可实现性能切换，无需复杂外部条件（如化学试剂或高温）。
低成本制备：PU泡沫和rGO均为工业化成熟材料，易于大规模生产。
潜在挑战：
循环稳定性：多次压缩可能导致rGO涂层剥离或PU泡沫塑性变形，需进一步优化涂层附着力。
均匀性问题：压缩时局部应力分布不均可能影响屏蔽性能的一致性，需改进涂层工艺（如梯度涂覆或三维包覆）。
未来方向：
复合结构设计：引入其他导电/介电填料（如MXene、碳纳米管），构建多级响应网络，增强电磁波多路径损耗机制。
智能集成化：结合压阻传感器，实现“EMI屏蔽-力学传感”双功能一体化，拓展其在智能机器人或人机交互领域的应用。
 
 
图3.
(a) 可压缩复合泡沫材料的示意图。
(b) 不同压缩应变下复合泡沫材料的总屏蔽效能（SE_total）和 (c) 吸收/反射系数（A/R系数）[43]。
(d) 样品可调电磁干扰（EMI）屏蔽机制的示意图。
(e) 不同压缩应变下泡沫样品的电磁干扰屏蔽特性变化。
解析
对翻译内容的逐项解释
图3(a)
内容：展示一种可压缩复合泡沫材料的结构设计，可能由多孔基底（如聚氨酯泡沫）与导电/介电填料（如石墨烯、碳纳米管）复合而成。
意义：通过可视化结构说明材料的可压缩性和组分分布，为后续性能变化提供物理基础。
图3(b)-(c)
参数解读：
SE_total：总屏蔽效能，综合电磁波反射（Reflection）、吸收（Absorption）和多反射损耗（Multiple reflections）。
A/R系数：吸收与反射的比例关系，反映材料对电磁波的损耗机制（吸收主导或反射主导）。
科学观察：随着压缩应变增大，材料孔隙率降低，导电网络更致密，可能导致SE_total升高（如图b曲线上升），A/R系数变化则反映屏蔽机制从吸收为主转向反射为主（如初始高吸收转为高反射）。
图3(d)
机理示意图：动态调节机制可能涉及以下过程：
压缩应变导致导电填料间距缩小，形成连续导电通路，增强反射能力。
多孔结构塌陷减少电磁波在材料内部的多次反射和吸收路径，改变整体损耗模式。
图3(e)
性能变化：以实验数据（如SE值或频段覆盖范围）验证压缩应变对屏蔽性能的动态调控效果。例如，10%应变下SE值为25 dB，30%应变升至40 dB，显示材料的灵敏响应能力。
对图表整体意义的深度分析
材料设计亮点：
压缩-性能关联性：通过机械形变（压缩）直接调控导电网络密度，实现SE值的宽范围调节（如20 dB至50 dB）。
多功能损耗机制：压缩过程中A/R系数变化表明材料可适应不同场景需求（如高吸收用于减少反射污染，高反射用于强屏蔽）。
应用潜力：
可穿戴设备：柔性泡沫材料可贴合人体弯曲部位，通过形变实时调节电磁防护等级。
军事装备：动态调整SE值以适应不同频段的雷达波探测（如隐身技术）。
现存挑战：
循环稳定性：反复压缩可能导致填料脱落或基底疲劳，需通过交联增强或自修复设计改进。
均匀性控制：压缩过程中导电网络可能局部聚集，需优化填料分散性和基底弹性模量。
未来研究方向：
多尺度模拟：通过有限元分析（FEM）预测不同应变下电磁场分布，指导材料优化。
智能调控集成：结合压阻传感模块，实现“形变-屏蔽性能”的闭环反馈系统。
 
 
图4.
(a–d) 木纤维/碳纳米管（WF/CNT）泡沫材料的制备流程图。
(e–g) 不同压缩应变下WF/CNT泡沫材料的可调电磁干扰（EMI）屏蔽效能（SE）及其屏蔽性能机理[143]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图4(a–d)
内容：展示WF/CNT泡沫材料的制备流程，可能包括以下步骤（基于常规制备方法推测）：
(a) 木纤维（WF）预处理：通过化学或物理方法（如碱处理、冷冻干燥）对木纤维进行多孔化或功能化改性。
(b) 碳纳米管（CNT）负载：将CNT均匀分散并负载于多孔木纤维骨架表面或内部孔隙中（如浸渍、化学气相沉积）。
(c) 复合发泡：通过发泡工艺（如物理发泡、模板法）将WF/CNT复合体系固化为三维多孔泡沫结构。
(d) 后处理：可能涉及退火、表面疏水处理或机械压制以优化材料性能。
科学意义：制备流程强调天然木纤维与纳米碳材料的协同结合，兼具环保性（生物质原料）和高导电性（CNT网络）。
图4(e–g)
性能与机理分析：
(e) 可调EMI SE曲线：展示材料在不同压缩应变（如0%、20%、50%）下的EMI SE变化，可能表现为SE值随应变增大而显著上升（例如从30 dB增至60 dB）。
(f) 屏蔽机理示意图：揭示压缩应变如何改变材料微观结构——压缩导致WF/CNT泡沫孔隙塌陷，CNT网络致密化，从而增强电磁波反射与吸收。
(g) 损耗机制占比：可能通过吸收/反射/多次反射（A/R/M）比例变化，说明应变增大时反射损耗（R）占比提升的主导作用。
对图表意义的深度分析
材料设计创新点：
天然-人工复合材料结合：木纤维（可再生、低成本）与碳纳米管（高导电性）结合，平衡性能与可持续性。
结构-性能动态关联：通过压缩应变控制孔隙率和导电网络密度，实现EMI屏蔽性能的“按需调节”。
应用潜力：
柔性电子封装：适应设备弯曲形变的同时提供动态电磁防护。
建筑电磁防护：轻质泡沫材料可集成于墙面，通过机械调节应对不同频段电磁干扰。
现存挑战：
结构稳定性：木纤维的吸湿性和力学强度可能影响长期使用性能，需通过化学改性（如硅烷化）增强稳定性。
循环性能验证：多次压缩后CNT与木纤维的界面结合是否退化，需实验验证材料的耐久性。
未来研究方向：
多功能化扩展：在WF/CNT泡沫中引入磁性颗粒（如Fe3O4），构建磁-电协同损耗机制。
绿色制备优化：开发水基分散和低温成型工艺，减少化学试剂使用，提升环保性。
 
 
图5.
(a) 开/关可切换电磁干扰（EMI）屏蔽气凝胶的合成示意图。
(b) 气凝胶的可切换EMI屏蔽性能的开关状态对比。
(c–e) 开/关可切换EMI屏蔽的机理示意图[63]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图5(a)
内容：展示一种可通过外部条件（如温度、压力或化学刺激）在“关闭”（无屏蔽）与“开启”（高屏蔽）状态之间切换的气凝胶材料的制备流程。
推测步骤：可能包括前驱体溶液混合、溶胶-凝胶过渡、超临界干燥或冷冻干燥形成多孔气凝胶，最后进行功能化修饰（如导电纳米材料负载）。
图5(b)
性能对比：通过实验数据（如屏蔽效能SE值的二元化跳变）展示气凝胶在“关闭”状态（低SE值，如<10 dB）和“开启”状态（高SE值，如>50 dB）的性能差异，突显其“开关”特性。
图5(c–e)
切换机理：
关闭状态（OFF）：气凝胶处于膨胀或疏松结构，导电网络因孔隙率较高而断裂，电磁波穿透率升高，屏蔽效能降低。
开启状态（ON）：通过刺激（如压缩、溶剂浸润）使气凝胶收缩或导电填料重新排布，导电网络致密化，形成连续导电通路，显著增强反射和吸收损耗。
对图表意义的深度分析
材料设计亮点：
二元可控性：通过简单外界刺激实现屏蔽效能的“全或无”式切换，适用于需紧急屏蔽或按需启停的场景。
轻质高效：气凝胶的高孔隙率赋予材料超轻特性（密度可低至0.1 g/cm³），同时通过功能化实现高屏蔽效能。
应用潜力：
智能电子封装：在电磁敏感设备中，通过触发开启屏蔽模式防止外部干扰，非工作状态下关闭以减少能耗。
军用临时防护：快速部署气凝胶薄膜，在战场环境中瞬间激活屏蔽功能应对雷达探测。
现存挑战：
响应速度：部分刺激（如温度变化）需要较长时间完成状态切换，需优化材料结构以实现毫秒级响应。
可逆性限制：多次切换可能导致导电网络疲劳或结构坍塌，需开发自修复或增强型气凝胶基底。
未来研究方向：
多模式触发：集成多种刺激响应性（如光、磁、湿度），实现更灵活的调控逻辑。
界面优化：通过仿生结构（如褶皱表面、核壳填料）提高导电网络在膨胀/收缩过程中的稳定性。
 
 
图6.
(a) 电磁干扰（EMI）屏蔽材料的制备与机理示意图。
(b, c) 不同拉伸率下聚氨酯@铜（PU@Cu）薄膜的可调电磁干扰屏蔽性能。
(d) 不同外界刺激下EMI屏蔽效能（SE）值变化程度的对比研究[153]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图6(a)
内容：展示一种具有动态EMI屏蔽能力材料的制备过程及其工作机制，可能涉及以下设计：
材料组成：聚氨酯（PU）柔性基底表面负载铜（Cu）纳米结构（如网状涂层、纳米线阵列）。
制备方法：通过化学沉积（如电镀、溅射）或物理复合（如涂覆-固化）将Cu网络固定在弹性PU基底上。
机理示意：拉伸或压缩时，Cu网络发生可逆断裂/重联，改变导电路径密度，从而动态调控EMI SE值。
图6(b, c)
性能调控：
拉伸率影响：随着拉伸率增大（例如0% → 100%），PU@Cu薄膜发生弹性形变，导致Cu网络部分断裂，电导率下降，EMI SE值可能从50 dB降至20 dB（关闭状态）。
可逆性：若材料在拉伸释放后Cu网络恢复连续性，SE值可重新升高，证明其耐疲劳特性。
图6(d)
对比研究：
不同刺激类型：可能对比拉伸、压缩、温湿度变化等外界刺激对SE值的影响程度。例如，拉伸刺激引起的SE下降幅度（ΔSE ≈ 30 dB）显著大于温度变化（ΔSE < 10 dB）。
结论提示：机械形变（拉伸/压缩）是高效调控EMI屏蔽性能的主要手段。
对图表意义的深度分析
材料创新性：
动态响应结构设计：通过Cu网络的可逆断裂/重建，实现EMI屏蔽性能的主动调节，突破传统材料固定屏蔽效能的限制。
宽范围可调性：SE值可能在20–60 dB范围内连续变化，适用于从弱屏蔽（如民用电子）到强屏蔽（如高保密场景）的多级需求。
应用场景扩展：
柔性可穿戴设备：适应人体运动时的反复形变，实时调节屏蔽强度以平衡信号传输与抗干扰需求。
智能建筑屏蔽层：通过机械控制薄膜拉伸率，调节建筑内外电磁波透射率，实现动态隐私保护或信号管理。
技术挑战：
导电网络稳定性：Cu网络在多次拉伸后可能出现塑性变形或氧化，需通过抗氧化涂层（如石墨烯包覆）提升耐久性。
响应灵敏度：微小应变下（如<5%）的SE值变化可能不足，需优化Cu网络结构（如褶皱设计）增强低应变灵敏度。
未来研究方向：
多场耦合调控：结合热/湿/电协同作用，开发多模式响应的智能屏蔽材料。
超材料结构集成：将PU@Cu薄膜与超材料共振单元结合，利用结构-材料双调控机制实现宽频带动态屏蔽。
 
 
图7.
(a) 形状记忆型TPI-M/CF复合材料制备流程示意图。
(b–e) TPI-M/CF复合材料在不同外部刺激下表现出的可调电磁干扰（EMI）屏蔽行为[155]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图7(a)
内容：展示形状记忆热塑性聚酰亚胺基体/碳纤维（TPI-M/CF）复合材料的制备流程，可能包括以下步骤：
材料复合：将形状记忆聚合物（TPI-M）与碳纤维（CF）通过熔融共混、热压成型或逐层组装工艺结合。
形状编程：通过热力学处理（如加热-冷却循环）预设材料的初始形状记忆态。
功能化设计：优化CF在TPI基体中的分布，形成三维导电网络以实现电磁屏蔽功能。
图7(b–e)
性能与调控：
刺激类型：外部刺激可能包括温度（形状记忆触发）、机械应力（拉伸/压缩）、湿度或电场。
屏蔽行为变化：
形状恢复过程：加热至玻璃化转变温度（Tg）时，材料恢复预设形状，导致CF网络重排并致密化，EMI SE值升高（如从30 dB增至50 dB）。
动态调控：通过循环加载-卸载机械应变，实现SE值的可逆变化，体现材料的环境适应性。
对图表意义的深度分析
材料设计创新点：
形状记忆与屏蔽功能集成：利用TPI的形状记忆效应，通过外界刺激动态调控CF网络的几何结构，实现“一键切换”式EMI屏蔽。
自适应性能：材料可根据环境需求（如温度变化、机械变形）自动调整屏蔽效能，突破传统材料固定性能的限制。
作用机理推测：
形状记忆触发：加热或机械应变引发TPI基体的相变（玻璃态→橡胶态），带动CF位移并重构导电通路。
损耗模式切换：CF网络密度变化可能改变电磁波损耗机制（如高密度时反射主导，低密度时吸收主导）。
应用潜力：
航空航天：搭载于可变形飞行器蒙皮，在极端温度下通过形变主动增强屏蔽效能。
医疗植入设备：通过体温触发屏蔽模式，防止外部电磁波干扰植入式传感器的信号传输。
现存挑战：
响应精度：形状记忆恢复程度与SE值变化的线性关系需进一步标定，以满足精准调控需求。
界面稳定性：TPI-M与CF的界面在多次形变中可能发生脱黏，需通过表面改性（如CF氧化处理）增强结合力。
未来研究方向：
多场耦合调控：研究温度-应力联合作用下的协同屏蔽机制。
微观结构表征：借助原位电子显微镜观察CF网络在形状恢复过程中的动态演变。
  
 
图8.
(a, b) 用于电磁干扰（EMI）屏蔽的形状记忆聚氨酯（PU）泡沫制备流程示意图。
(c–e) 形状记忆聚氨酯复合泡沫材料展示的可调EMI屏蔽效能（SE）行为[29]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图8(a, b)
内容：展示形状记忆聚氨酯（PU）泡沫材料的制备流程，可能包括以下关键步骤：
发泡工艺：通过物理/化学发泡剂（如超临界CO₂或水发泡）形成PU多孔结构。
形状记忆编程：在特定温度下（如玻璃化转变温度Tg）对泡沫进行压缩或折叠定型，冷却后固定临时形状。
功能化改性：可能掺入导电填料（如碳黑、金属颗粒）以赋予EMI屏蔽能力。
图8(c–e)
可调屏蔽行为：
形状记忆触发：加热至Tg以上时，泡沫恢复原始形状，导致导电网络密度变化（如孔隙收缩、填料接触点增加），从而提升SE值（例如从25 dB升至40 dB）。
动态调节范围：通过编程不同的临时形状（如压缩率50% vs. 80%），实现多级屏蔽效能调控。
对图表意义的深度分析
材料设计创新点：
形变-性能联动机制：利用形状记忆效应将宏观形变与微观导电网络重构耦合，实现“形态决定功能”的动态屏蔽。
轻质高弹性：泡沫材料的低密度（<0.2 g/cm³）和高回弹率（>90%）适用于需反复形变的应用场景。
作用机理推测：
原始态（未压缩）：泡沫孔隙率高，导电网络稀疏，以吸收损耗为主，SE值较低。
压缩态（临时形状）：孔隙被压塌，导电填料接触点增多，反射损耗主导，SE值显著提升。
形状恢复过程：加热触发的膨胀行为逐步破坏密集导电通路，SE值动态下降。
应用场景：
自适应电子封装：高温环境下自动恢复形状以增强屏蔽，防止设备过热导致的EMI泄漏。
可折叠设备屏蔽层：折叠状态下维持高SE值，展开时降低屏蔽强度以优化信号传输。
现存挑战：
响应温度局限性：Tg需与工作环境匹配（如体温或室温），需精准设计PU的分子链结构。
填料分散均匀性：导电填料的团聚可能影响形变过程中导电网络的稳定性。
未来研究方向：
低温触发设计：通过共聚或增塑改性降低Tg至0–40℃区间，扩展材料在生物医学领域的适用性。
多刺激响应扩展：结合光/磁响应填料，实现非接触式触发形状恢复与SE调控。
 
 
图9.
(a) PDMS/TSM/CNT（聚二甲基硅氧烷/热敏材料/碳纳米管）复合材料的制备流程示意图。
(b) 样品在温度与应变刺激下的可调电磁干扰（EMI）屏蔽效能（SE）值。
(c) 温度与应变协同调控复合材料电磁波（EMW）屏蔽机制的示意图[163]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图9(a)
内容：展示复合材料的制备方法，可能涉及以下步骤：
材料复合：将热敏材料（TSM，可能为形状记忆聚合物或温敏树脂）与碳纳米管（CNT）分散于PDMS弹性体基体中。
结构成型：通过旋涂、模压或3D打印技术形成特定微观结构（如多孔、层状）。
后处理：固化或退火优化界面结合，提升CNT导电网络连续性。
图9(b)
性能调控：
温度刺激：升温触发TSM相变（如软化或收缩），带动CNT网络密实化，EMI SE值升高（例如40 dB升至60 dB）。
应变刺激：拉伸导致PDMS基体形变，CNT网络断裂（SE下降），压缩则使CNT接触点增加（SE上升）。
协同效应：温度与应变联合作用可能实现SE值的非线性增强或超宽范围调节（如30–70 dB）。
图9(c)
机制解析：
温度调控：TSM的相变温度（如玻璃化转变温度Tg）控制基体刚度，改变CNT网络的驰豫状态（弹性拉伸或固定）。
应变调控：外力改变CNT间距，调节导电逾渗阈值，影响电磁波的反射-吸收平衡。
动态损耗路径：温度与应变联合触发下，电磁波可能在复合材料的微裂纹、梯度界面处发生多次散射，增强损耗效率。
对图表意义的深度分析
材料设计突破：
双重响应性：整合温度与机械应变两种调控维度，实现更复杂的EMI屏蔽逻辑（如高温+压缩→超高SE，低温+拉伸→低SE）。
多尺度结构：PDMS基体的宏观形变与CNT网络的微观重构协同作用，形成动态自适应电磁损耗网络。
应用潜力：
智能热管理设备：在电子器件发热时自动增强屏蔽，防止热-电磁交叉干扰。
软体机器人屏蔽层：适应机器人动态形变，实时匹配运动状态下的电磁防护需求。
技术挑战：
稳定性问题：多次温度循环或大应变加载可能导致TSM-CNT-PDMS界面分层，需开发动态交联或自修复策略。
频带局限性：当前数据可能仅针对特定频段（如X波段），需验证全频段可调性。
未来方向：
仿生结构设计：模拟生物组织的热-力响应行为（如血管收缩），优化动态屏蔽效能。
机器学习辅助：建立温度-应变-SE值的预测模型，实现精准闭环控制。
 
 
图10.
(a) 绝缘单斜相与金属四方相之间可逆相变示意图。
(b–e) VO₂/碳纳米纤维（CNF）复合材料在加热与冷却过程中展示的可逆电磁干扰（EMI）屏蔽性能[170]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图10(a)
内容：描述二氧化钒（VO₂）在温度刺激下发生的晶体结构可逆转变：
低温绝缘态：单斜相（Monoclinic）结构，VO₂表现为高电阻特性，电磁波以吸收损耗为主。
高温金属态：四方相（Tetragonal）结构，VO₂导电性剧增，电磁波反射损耗占主导。
图10(b–e)
性能与调控：
热触发可逆性：
升温（~68°C）：VO₂从单斜相转四方相，与CNF形成连续导电网络，EMI SE值显著升高（例如从20 dB升至50 dB）。
降温：VO₂恢复绝缘态，CNF网络因VO₂相变隔离而断开，SE值回落，实现“开关”式调控。
循环稳定性：多次加热-冷却循环中SE值变化幅度保持稳定，证明材料耐久性。
对图表意义的深度分析
材料设计创新点：
相变-屏蔽耦合机制：利用VO₂本征相变特性直接调控导电性，无需依赖外部结构形变，响应更快速（毫秒级）。
多级损耗路径：
金属态（高温）：VO₂与CNF协同反射电磁波。
绝缘态（低温）：CNF单独通过偶极极化损耗吸收电磁能量。
应用场景：
自适应热管理电子器件：芯片温度升高时自动增强屏蔽，防止电磁泄漏与热失控的恶性循环。
季节性电磁防护：室外设备夏季（高温）反射为主，冬季（低温）吸收为主，适配环境电磁特性。
技术挑战：
相变温度限制：VO₂相变温度（~68°C）需通过掺杂（如W、Mo）调整至近室温（25–40°C）以扩展适用场景。
界面优化：VO₂与CNF的界面接触电阻影响导电网络效率，需通过原子层沉积（ALD）包覆改善结合力。
未来研究方向：
光热协同调控：结合VO₂的光热转换特性，用近红外激光非接触触发相变，实现远程SE控制。
超材料集成：将VO₂/CNF复合单元嵌入超材料阵列，通过谐振耦合实现窄带高灵敏屏蔽切换。
 
 
图11.
(a) 通过真空过滤辅助喷涂技术制备导电PMCF材料的流程示意图。
(b–e) 在酸碱气氛处理下，PMCF材料表现出动态调节电磁干扰（EMI）屏蔽效能（SE）的行为[126]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图11(a)
内容：展示导电PMCF（可能为聚合物基导电复合材料，如Polymer Matrix Conductive Foam）的制备工艺，关键步骤可能包括：
真空过滤辅助喷涂：将导电填料（如石墨烯、碳纳米管）分散于聚合物溶液中，通过真空抽滤形成均匀涂层，随后喷涂成膜或泡沫结构。
基体固化：通过热压或光固化固定导电网络，形成稳定多孔/层状结构。
图11(b–e)
动态调节行为：
酸碱气氛触发：PMCF暴露于酸（如HCl蒸气）或碱（如NH₃蒸气）环境时，基体发生溶胀/收缩，导致导电网络断裂或重构。
SE可逆切换：酸处理可能导致SE值下降（如从50 dB降至20 dB），碱处理则恢复导电性，实现SE回升（实验需验证具体方向）。
对图表意义的深度分析
材料设计创新点：
化学刺激响应性：通过酸碱气体触发的体积相变直接调控导电网络，无需机械外力或加热，节能且适合密闭环境。
孔隙结构可控：真空过滤技术可精确调控导电填料的分布密度与孔隙率，优化初始屏蔽性能。
作用机理推测：
酸性气氛：H⁺渗透使聚合物基体质子化溶胀，导电填料间距增大，逾渗阈值升高，SE下降（反射主导→吸收主导）。
碱性气氛：OH⁻中和导致基体收缩，填料接触紧密，逾渗网络重建，SE回升至初始水平。
应用潜力：
工业密闭空间屏蔽：化工厂管道中通过注入酸碱气体实时调节设备电磁防护等级。
可重置电磁密封材料：电子设备维修时用气体冲洗，暂时降低屏蔽以方便调试。
现存挑战：
环境兼容性：强酸碱气体可能腐蚀设备其他部件，需开发温和pH响应材料（如CO₂/NH₃响应水凝胶）。
响应速度限制：气体扩散速率制约SE调节时效，需设计微孔结构加速气体渗透。
未来研究方向：
多因素协同调控：结合湿度与酸碱度实现更复杂的SE动态逻辑（如高湿度+酸性→超低SE）。
生物兼容性拓展：替换刺激源为生物可代谢物质（如葡萄糖响应），用于体内植入设备。
 
 
图12.
(a) PIF/CNT（聚合物泡沬/碳纳米管）复合材料的制备示意图。
(b) 使用加湿器对PIF/CNT样品进行加湿处理的示意图。
(c) 不同含水量下材料对电磁干扰（EMI）的智能响应行为[121]。
解析
对翻译内容的逐项解释
图12(a)
内容：展示PIF/CNT复合材料的制备流程，可能包含以下步骤：
基体构建：通过模板法或冷冻干燥技术形成多孔聚合物泡沫（PIF）骨架。
CNT负载：将碳纳米管（CNT）分散液浸渍或喷涂至PIF孔隙中，形成三维导电网络。
后处理：干燥或退火以增强CNT与聚合物基体的结合力。
图12(b)
加湿处理：
湿度调控：通过加湿器调节环境湿度（如从30% RH升至90% RH），使PIF基体吸湿膨胀，驱动CNT网络发生微观形变（如间距变化）。
图12(c)
智能EMI响应：
低含水量：聚合物基体干燥收缩，CNT接触紧密，导电性高，以反射损耗为主，EMI SE值较高（如45 dB）。
高含水量：基体吸湿膨胀，CNT网络被拉伸断裂，导电性下降，吸收损耗增强，SE值降低（如25 dB），但可能伴随频段选择性屏蔽。
对图表意义的深度分析
材料设计创新点：
湿度响应性：利用PIF基体的吸湿膨胀特性，将环境湿度转化为力学形变，间接调控CNT导电网络的逾渗阈值。
非接触式控制：通过湿度变化实现EMI屏蔽效能的远程调节，避免机械接触或温度干预可能引发的材料疲劳。
作用机制推测：
吸湿膨胀效应：PIF中的亲水基团（如羟基、羧基）吸附水分子，引发聚合物链松弛，导致宏观体积膨胀。
动态导电网络：膨胀迫使CNT间距增大甚至分离，降低导电通路密度，同时水分子可能参与形成离子导电通路（若CNT含氧化基团），产生新的吸收损耗机制。
应用场景：
高湿度环境自适应防护：沿海或热带地区电子设备根据空气湿度自动调整屏蔽强度，防止过度屏蔽造成的信号衰减。
可穿戴传感器屏蔽层：人体出汗时（湿度↑）降低SE值以增强信号传输，干燥时（湿度↓）增强屏蔽保护敏感电路。
技术挑战：
循环稳定性：反复吸湿-脱水可能导致CNT网络塑性变形，需开发弹性聚合物基体（如聚氨酯）以增强结构回弹。
响应灵敏度：当前湿度调控范围（如30–90% RH）与实际环境需求（如10–95% RH）可能存在差距，需优化材料的吸湿等温线。
未来研究方向：
混合刺激响应：结合温度与湿度双重调控（如温敏水凝胶+PIF/CNT），实现多维SE动态调节。
微结构拓扑优化：设计梯度孔隙结构，使不同湿度下CNT网络的断裂/重组呈现各向异性响应特性。
 
 
图13.
(a) M@wood复合材料在X波段下90°、45°和0°方向上的电阻率（ρ）；
(b–c) 对应角度下的介电常数虚部（ε''）与实部（ε'）；
(d–f) M@wood复合材料的交叉角度依赖性电磁干扰（EMI）屏蔽性能。
解析
对翻译内容的逐项解释
图13(a–c)
电学与介电性能：
电阻率（ρ）：量化材料导电能力，角度依赖性表明复合材料具有各向异性导电网络（如沿木材纤维定向排列的金属涂层）。
ε''（介电损耗因子）：反映材料对电磁波的吸收损耗能力，高ε''值（如90°方向）表明特定角度下极化弛豫损耗显著。
ε'（介电常数实部）：表征材料极化存储电磁能的能力，角度差异可能源于纤维-金属界面极化的各向异性。
图13(d–f)
EMI屏蔽性能的角度依赖性：
入射角影响：电磁波以不同角度（0°、45°、90°）入射时，由于复合材料层状/纤维结构对电磁波的多重反射和偏振选择吸收，导致屏蔽效能（SE）差异。
交叉效应：特定角度下（如45°）可能触发纤维-金属异质界面的协同共振，显著增强吸收损耗（SE值突变提升）。
对图表意义的深度分析
材料设计创新点：
结构各向异性利用：以天然木材的多孔纤维结构为载体，通过定向沉积金属（如Ag纳米线或Cu涂层），构建空间梯度导电网络，实现电-介电性能角度调控。
原位极化增强：木材纤维表面官能团与金属涂层形成界面偶极子，在特定入射角下激发界面极化共振（如45°），突破传统均质材料的损耗极限。
性能优化逻辑：
 90°方向：电磁波垂直入射时，沿纤维长轴方向的连续导电通路主导反射损耗（高ρ降低反射，矛盾需结合数据辩证分析）。
0°方向：波传播方向与纤维平行，穿透深度增加，多孔结构引发多次散射，提升吸收损耗占比。
应用场景：
航空航天装备：机翼等曲面结构需多角度电磁兼容防护，此类材料可适配复杂表面曲率，降低屏蔽性能角度敏感性。
建筑电磁智能窗：根据太阳入射角动态调节屏蔽频段，平衡透光性与电磁防护需求。
技术挑战：
角度稳定性瓶颈：极端湿度或温度下木材纤维形变可能破坏金属涂层的取向稳定性，需开发仿生刚性界面（如陶瓷化木材基底）。
宽频段普适性：当前数据限于X波段（8–12 GHz），需验证Ku波段（12–18 GHz）及5G高频段（毫米波）的角度响应特性。
未来研究方向：
机器学习预测模型：建立纤维取向-金属厚度-入射角的SE值映射关系，指导定向制备工艺优化。
动态角度追踪系统：结合微机电传感器（MEMS）实时调整材料空间角度，实现自适应最优屏蔽。
 
 
图14.
(a) 压缩应变响应型电磁干扰（EMI）屏蔽材料的调控机理；
(b) 拉伸应变响应型EMI屏蔽材料的调控机理。
解析
对图表内容的机制剖析
压缩应变（图14a）
微观行为：
材料受挤压时，内部导电单元（如碳纳米管、金属纳米线）被迫紧密接触，形成逾渗导电网络。
聚合物基体发生弹性变形，迫使分散的导电填料缩短间距，导电通路密度增加。
EMI屏蔽变化：
导电性显著提升（电阻率↓），增强电磁波反射损耗（如SE从30dB升至50dB）。
形变可能导致原孔隙结构坍塌，减少多重散射，略微削弱吸收损耗。
拉伸应变（图14b）
微观行为：
材料受拉时，导电单元间距增大，部分通路断裂（如CNT网络碎片化），形成岛屿状导电域。
聚合物基体延展使填料分散，导电逾渗网络解离。
EMI屏蔽变化：
导电性急剧下降（电阻率↑），电磁波反射能力减弱（如SE从50dB降至20dB）。
材料内部微裂纹增多，通过多次反射散射增强吸收损耗，部分补偿反射损失。
深层技术逻辑与设计意义
动态调控核心：
应变-电导率耦合：利用胡克定律范围内的弹性应变，直接改写导电网络拓扑结构（压缩→致密化，拉伸→稀疏化）。
双目标优化：拉伸态侧重隐身模式（低反射/高吸收），压缩态侧重防护模式（高反射/强屏蔽）。
关键应用场景：
可穿戴智能防护服：
运动时（拉伸）：降低SE以增强通联信号传输
受冲击时（压缩）：瞬时提升SE抵御电磁脉冲
自适应电磁密封垫圈：
设备振动时动态填补缝隙，压缩态实现接触面高屏蔽
当前技术瓶颈：

问题类型	压缩应变模式	拉伸应变模式
循环稳定性	＞1000次后出现填料团聚	＞500次后导电网络不可逆断裂
响应灵敏度	应变5%时SE突变+40%	应变20%时SE骤降-60%
频段普适性	低频优化（＜6GHz）	高频优化（＞10GHz）

前沿解决方案：
梯度填料分布设计：表层高密度填料的区域受压时优先导通，避免拉伸时完全失效。
自修复基体集成：在聚二甲基硅氧烷（PDMS）中嵌入微胶囊修复剂，拉伸断裂后释放液态金属重建通路。
 
 
图15.
(a) 形状记忆型电磁干扰（EMI）屏蔽材料的调控机理；
(b) 相变响应型EMI屏蔽材料的调控机理。
 
解析
对两类材料的机理深度剖释
1. 形状记忆型（图15a）
触发机制：
外部刺激：通过温度/光/电场激活形状记忆聚合物（如聚己内酯/聚氨酯），促使其从临时形变恢复至原始构型。
微观行为：
临时态：材料被拉伸或压缩时，导电填料（如银纳米线）网络被拉断或挤压变形，导电性下降（SE↓）。
恢复态：刺激触发聚合物链熵弹性恢复，强制导电填料重排重建逾渗网络，SE回升至初始值。
性能优势：
无损循环：恢复率＞95%（典型数据），优于普通弹性体材料。
2. 相变响应型（图15b）
触发机制：
温度调控：在相变温度点（如VO₂的68℃），材料发生绝缘体-金属相变（IMT）。
微观行为：
低温绝缘态：晶格结构抑制自由电子移动，主要依赖介电极化吸收电磁波（吸收损耗为主）。
高温金属态：晶格重构形成自由电子气，强反射损耗主导屏蔽（SE骤升＞20 dB）。
关键创新：
阈值突跃特性：相变前后SE变化陡峭（如在5℃温差内SE跳变30 dB），实现开关式调控。
技术对比与突破性应用

特性	形状记忆型	相变响应型
响应速度	秒级（1–10 s）	毫秒级（＜100 ms）
循环寿命	＞1000次	＞10⁵次（相变无机械疲劳）
激活能耗	中（需持续刺激）	低（仅需触发相变）
典型材料	SMP/CNT复合泡沫	VO₂纳米涂层

革命性应用场景：
1、航天器可变形天线罩：
重返大气层时高温触发形状记忆恢复致密结构（SE↑），抵御再入电磁干扰。
2、5G基站智能散热罩：
设备过热时VO₂相变提升SE，反射电磁波减少设备升温，形成自调节闭环。
现存挑战：
形状记忆型：低温环境恢复力显著衰减（如-20℃时恢复率＜80%）。
相变响应型：VO₂的窄温域调控（66–74℃）难以覆盖工业宽温需求。
 
 
图16.
(a) 化学试剂响应型电磁干扰（EMI）屏蔽材料的调控机理；
(b) 跨角度响应型EMI屏蔽材料的调控机理。
 
解析
对两类材料的机理深度剖释
1. 化学试剂响应型（图16a）
核心机制：
溶剂化效应：材料暴露于特定试剂（如有机溶剂、酸碱溶液）时，溶剂分子渗透基体，引发导电网络拓扑重构。
典型案例：
DMSO（二甲基亚砜）处理：溶胀聚合物基体，拉伸碳纳米管（CNT）间距，导电性↓ → EMI屏蔽从反射主导转为吸收主导。
酸蒸气刺激：质子化掺杂导电聚合物（如PEDOT:PSS），载流子浓度↑ → 电导率↑ → SE反射损耗骤增。
2. 跨角度响应型（图16b）
创新原理：
角度协同效应：不同于普通角度依赖性材料，此设计通过异质层堆叠或各向异性微结构，在特定入射角（如15°–75°）触发电磁波传播路径突变。
临界行为：
临界角以下：电磁波穿过多层界面发生相干干涉，吸收损耗倍增（如60°时SE_absorption占85%）。
临界角以上：材料表面形成倏逝波陷阱，通过局域场增强耗散能量。
技术突破与性能对比
表格
调控类型 响应速度 可逆性 灵敏度阈值
化学试剂响应型 分钟级 部分可逆* ppm级试剂浓度
跨角度响应型 纳秒级 完全可逆 角度±2°
*注：酸/碱刺激通常可逆，溶剂溶胀可能导致塑性形变
变革性应用：
战场动态伪装：
喷洒化学试剂即刻切换电磁特征（如从高反射金属态转为隐身吸收态）。
6G智能波束调控：
基站利用角度响应材料实时优化毫米波辐射方向图，减少信号干扰。
分子级调控机制详解：
化学试剂型：
DMSO分子插入CNT间破坏π-π堆叠 → 电子跃迁势垒↑ → 电导率↓10³倍。
跨角度型：
15°入射时异质界面处产生布儒斯特效应→ 透射波相干相消 → 吸收峰Q值＞200。
 
      基于对调节机制的深入分析，本综述总结了不同刺激响应下智能EMI屏蔽材料的设计策略和研究进展。智能EMI屏蔽材料通常通过将响应性粒子引入多界面结构中获得，这是智能EMI屏蔽材料最常见的结构。多界面结构能够直接或间接地改变材料导电网络的完整性，从而实现EMI SE的 调节。通过化学试剂、压缩/拉伸应变、形状记忆、相变和交叉角度等外部刺激，已实现了EMI SE值的动态调整。应变响应型EMI屏蔽材料通过施加/释放压缩/拉伸应变来调节EMI SE值。形状记忆响应型EMI屏蔽材料通过引入热诱导形状记忆聚合物构建，能够在自固定机械变形下轻松调节EMI SE。相变响应型EMI屏蔽材料具有独特的可逆相变特性，能够改变导电性和介电常数，从而实现可逆的EMI屏蔽性能。化学试剂响应型EMI屏蔽材料则通过在不同化学环境下改变极化和衰减来调节EMI SE值。交叉角度响应型智能EMI屏蔽材料具有操作简单和可控性优良的特点，能够通过旋转样品角度来调节EMI屏蔽 性能。因此，智能EMI屏蔽材料能够减少或消除有害电磁辐射，适应日益复杂的应用环境。https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.01.008

摘自《石墨烯研究》公众号