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通信技术的飞速发展及可穿戴电子设备的普及逐渐加剧电磁辐射污染,不但干扰周围高精密仪器的正常工作,而且危害人体健康,因而迫切需要发展高性能电磁屏蔽材料来缓解甚至消除这些污染。聚合物基电磁屏蔽纳米复合材料因具备轻质、耐腐蚀、容易加工、性能容易调控的优点,得到越来越多人的关注。二维过渡金属碳/氮化物(MXene)作为一种新兴的纳米材料,兼具高电导率和丰富表面基团,在制备聚合物基电磁屏蔽纳米复合材料方面具有显著优势。但是在某些应用中,仍然存在一些问题。例如,MXene对大部分聚合物基底的黏附力弱,并且在潮湿环境下结构不稳定,因而制备的电磁屏蔽涂层对基底的附着力和环境稳定性差;此外,MXene/聚合物纳米复合材料的优异电磁屏蔽性能和低厚度难以兼顾;另一方面,MXene纳米片不容易在疏水聚合物基体,特别是惰性的聚烯烃中分散,因而很难在低MXene含量下制备具有优秀电磁屏蔽性能的聚合物纳米复合材料。本论文将MXene纳米片用作导电填料,分别以水性聚氨酯(WPU)和聚丙烯(PP)为基体,通过新的制备策略及合理的结构设计,制备适用于多种基底的MXene/WPU电磁屏蔽涂层、具有出色电磁屏蔽性能的MXene/硅烷偶联剂改性四角氧化锌晶须/水性聚氨酯纳米复合薄膜及MXene/PP纳米复合材料。主要研究工作如下:(1)针对MXene附着力和环境稳定性差的问题,将MXene与黏附性强的WPU复合,利用纳米片层-基体良好的界面相容性,获得稳定分散的MXene/WPU水性导电油墨,适用于聚酰亚胺(PI)薄膜、棉织物或蜜胺海绵等多种基底用作电磁屏蔽涂层。WPU不但增强MXene对基底的附着稳定性,而且保护MXene导电网络,改善其环境稳定性。MXene/WPU涂层不但对PI薄膜基底具有令人满意的附着稳定性,附着力达到ISO标准的1级,可以满足大部分商业要求;而且在20μm的低涂层厚度下具有X波段平均高达40.3 d B的电磁屏蔽效能;并且涂层具有良好的环境稳定性,在超声震荡及酸、碱和有机溶剂处理后,电磁屏蔽性能下降率不超过7%。此外,以棉织物和蜜胺海绵为基底制备的涂层都展示了良好的电磁屏蔽性能,在X波段的平均电磁屏蔽效能分别达到39.7 d B和60 d B。该MXene/WPU涂层赋予多种绝缘基底优秀的电磁屏蔽性能,具有工艺简便而高效的优点。(2)针对MXene纳米片在WPU基体中随机分散时制备的纳米复合材料难以兼顾优异电磁屏蔽性能和低厚度的问题,借助硅烷偶联剂改性四角氧化锌晶须(ST-Zn O)的三维立体骨架和体积排除效应,先在其表面包裹MXene纳米片形成杂化体,再将杂化体分散在WPU基体中制备MXene/ST-Zn O/WPU(MTW)纳米复合薄膜。与MXene/WPU(MW)纳米复合薄膜相比,相同MXene质量含量和样品厚度的MTW纳米复合薄膜对应体具有更高的电导率和电磁屏蔽性能。制备的MTW纳米复合薄膜具有4.8×10~4 S/m的超高电导率,并且在0.1 mm的低厚度下,具有在X波段超过70 d B的优异电磁屏蔽性能。此外,MTW纳米复合薄膜展现了出色的焦耳加热性能,可在3 V低驱动电压下达到113℃的平衡温度。(3)针对MXene纳米片在疏水聚合物中难以分散的问题,以层级多孔的PP织物为基体,先通过氧等离子体和PEI进行表面活化,之后浸渍涂覆MXene,最后通过真空辅助热压的工艺制备了致密的MXene/PP纳米复合材料。PP纤维在熔化成为聚合物基体从而稳定相互连接的MXene导电网络的同时,具有体积排除效应。制备的MXene/PP纳米复合材料具有超低的逾渗阈值(0.027 vol%),并且在较低的MXene含量(2.12 vol%)下展现了高的电导率(4.4×10~2 S/m)和在X波段出色的电磁屏蔽效能(高于60 d B)。该工作为制备具有低逾渗阈值的MXene/聚合物纳米复合材料提供了一种新方法。