郝跃院士团队常晶晶教授在Materials Science & Engineering R发表成果

近日，前沿交叉研究院柔性电子研究中心常晶晶教授课题组联合新加坡国立大学JianyongOuyang教授团队在国际顶级期刊Materials Science & Engineering R（中国科学院一区，IF=31.6）发表题为“Flexible electromagnetic interference shields: Materials, structureandmultifunctionalization”的综述文章，博士生南泽为该论文第一作者，魏葳高工、JianyongOuyang教授以及常晶晶教授为共同通讯作者，西安电子科技大学为第一署名单位。截至目前，这是学校首次作为第一单位在该国际权威期刊上发表研究成果。

随着柔性集成系统中电子器件的不断小型化以及可穿戴技术的飞速发展，如何获取高效电磁屏蔽材料以确保柔性电子设备稳定运行，减少电磁辐射对人体伤害已成为近年来研究热点之一。柔性电磁屏蔽材料以其质量轻和可形变等特点引起广泛关注，并在柔性（特别是可拉伸/可压缩性）、（力学以及电磁性能）稳定性以及电磁屏蔽性能方面取得重大进展。文章对近五年该领域的突破性研究工作进行了回顾总结，其中包括柔性电磁屏蔽材料（电磁功能材料以及基体材料）、（微观/宏观）结构设计、加工工艺以及多功能化集成等方面的研究进展。

电磁功能材料是电磁屏蔽功能实现效果的关键因素。前期，团队从材料形态角度对电磁功能填料进行分析总结，详细探讨了零维（包括炭黑、金属纳米粒子、磁性纳米粒子）、一维（金属纳米线、碳纳米管）、二维（石墨烯、少层/多层MXene）纳米填料以及其他形式功能材料（如导电聚合物、液态金属以及生物质碳泡沫）在弹性形变下的电磁特性。相关研究刊发在国际核心期刊Nano-Micro Letters（中国科学院一区，IF=31.6）上。基于之前电磁功能材料的研究基础，作者又进一步针对目前电磁屏蔽方向的新型需求（如超级屏蔽、绿色屏蔽、弯曲/扭曲/拉伸/压缩下稳定屏蔽以及可重构屏蔽等），概念性地总结提出了应用于弹性电磁屏蔽材料中的电磁功能材料“同维/异维”设计策略。该策略利用不同电磁功能材料间的维度、导电/介电/磁性能以及力学性能差异，协同提升电磁屏蔽材料机械以及电磁性能以适应复杂多变的屏蔽环境。

电磁功能材料“同维/异维”设计策略

基体材料通过吸收外加应变来保护电磁损耗网络，也决定着电磁屏蔽材料的杨氏模量以及抗拉（/压）强度等力学特性。该综述系统分析对比了常见的拉伸基体（PDMS、Ecoflex、SBS/SEBS、PU等）以及压缩基体（商用泡沫、纤维素、芳纶纤维等）在柔性电磁屏蔽材料领域的物化性质以及应用方法。此外，电磁功能材料与柔性基体的不同组装方式所形成的不同结构所产生的电磁响应也存在明显差异。文章挑选了近年来较为热点的同质结构、隔离结构、多孔结构以及织物结构作为阐述重点，详细对比了不同结构的电磁屏蔽性能（吸收损耗、反射损耗）、机械性能（拉伸/压缩幅度、强度以及抗疲劳特性）。基于此，文章进一步探讨了实现相关结构的工艺（例如：溶胶-凝胶法、模板法、3D打印、化学气相沉积、激光划线、湿法纺丝以及静电纺丝等）。

基于纳米纤维素以及芳纶纳米纤维的柔性电磁屏蔽体

最后，作者全面概述了柔性屏蔽在能源、传感、通信领域的复合多功能应用。值得注意的是针对可重构电磁屏蔽这一新兴应用，该文章首次对其进行总结评价，并提出了可重构系数（r）和灵敏度（S）等指标，以量化器件可重构性能，有助于可重构电磁屏蔽器件的系统评估以及后续设计。该综述阐明了新型弹性体屏蔽所面临的挑战和未来研发的机遇，并为创造先进柔性屏蔽材料开辟新的途径。

据悉，Materials Science and Engineering: R: Reports创办于1993年，是材料领域的高影响力顶级期刊，年发文量仅20余篇。期刊最新SCI影响因子31.6，在Materials Science Multidisciplinary领域的438本期刊中排名前2%，位列Q1分区。

论文信息：

[1]ZeNan, WeiWei*,ZhenhuaLin,JianyongOuyang*,JingjingChang*, YueHao, Materials Science and Engineering: R: Reports 160 (2024) 100823.

[2]Ze Nan, Wei Wei*,ZhenhuaLin,JingjingChang*, Yue Hao, Nano-Micro Letters 15 (2023) 172.

论文链接：

[1]https://doi.org/10.1016/j.mser.2024.100823

[2]https://doi.org/10.1007/s40820-023-01122-5

（通讯员 郭兴）