【摘 要】
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随着电子产品的广泛普及,电磁干扰越来越严重,它不仅阻碍了设备的正常运转,更是成为威胁人体健康的隐形杀手,对电磁屏蔽材料的研究是解决此问题的关键。二维金属碳化物或氮化物（MXene）,具有高电导率、轻质、易加工的优点,但由于MXene片层之间的相互作用较弱,导致薄膜力学性能差,无法满足潜在的应用需求。通常采用复合的方式改善MXene薄膜的力学性能,但强度和韧性难以同时提高,并且引入的电绝缘性填料破坏
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随着电子产品的广泛普及,电磁干扰越来越严重,它不仅阻碍了设备的正常运转,更是成为威胁人体健康的隐形杀手,对电磁屏蔽材料的研究是解决此问题的关键。二维金属碳化物或氮化物（MXene）,具有高电导率、轻质、易加工的优点,但由于MXene片层之间的相互作用较弱,导致薄膜力学性能差,无法满足潜在的应用需求。通常采用复合的方式改善MXene薄膜的力学性能,但强度和韧性难以同时提高,并且引入的电绝缘性填料破坏了MXene片层间的导电通路,严重削弱了MXene薄膜的电磁屏蔽性能。针对上述问题,本论文设计了MXene/氧化石墨烯（GO）/纤维素纳米纤维（CNF）三组分体系,制备了高强高韧的MXene基电磁屏蔽复合薄膜,具体的研究内容如下:（1）针对MXene基复合薄膜难以同时提高强度和韧性的问题,通过优化MAX的刻蚀方法,制备出大尺寸的MXene,引入表面具有丰富含氧官能团的高强度二维片层GO和高韧性一维纤维CNF作为界面粘合剂,其中GO可优化MXene片层取向程度,CNF可使不同组分间形成互锁结构,协同提高MXene的力学强度和断裂韧性。实验结果表明,当CNF的添加量为10 wt%时,复合薄膜MGF-10%的断裂强度达到了559.3±81.2MPa,韧性达到了7.6±1.6 MJ m-3。（2）针对MXene基复合薄膜的力学性能与电磁屏蔽性能无法兼顾的问题,使用氢碘酸（HI）溶液去除残存的官能团,恢复电子传输路径,提高薄膜的导电性和电磁屏蔽性能的同时保证其力学性能。实验结果显示不同波段内的r MGF-10%薄膜均具有可调的电磁屏蔽效能（EMI SE）,EMI SE随着薄膜厚度的增加而提高,其中10μm厚的r MGF-10%薄膜EMI SE可达53 d B。与此同时,薄膜的力学性能得以保留,断裂强度和韧性可达541.5±35.8 MPa和11.1±3.2 MJ m-3。此外,r MGF-10%薄膜在低电压（1V）驱动下具有快速热响应的特性,并且循环加热/冷却40次后温度-时间曲线依然高度重合。当受到红外灯照射时,r MGF-10%薄膜的表面温度迅速上升,且光功率密度越大,可达到的饱和温度越高,显示出优异的光热转化性能。r MGF-10%薄膜具有疏水性,其接触角为112.9°,可在不同液体环境稳定存在5 h以上,表现出优秀的结构稳定性。
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