二维材料电磁屏蔽和吸收性能

　　近日，太原理工大学杜建平教授领导的研究团队在Advanced Materials上以Design and Synthesis Strategies: 2D Materials for Electromagnetic Shielding/Absorbing为题发表综述文章，系统概述了二维材料的制备方法及其在电磁干扰屏蔽/吸收领域的应用，介绍了电磁干扰屏蔽/吸收的基础知识，综述了二维纳米结构及其衍生材料合成路线的*新进展，为电磁防护材料的精确设计和制备提供了参考和指导。
　　近年来，随着电子信息技术的飞速发展，大功率、高速度的电子元器件和设备得到了广泛的应用。为了满足实际需求，电子元器件和设备需要高度集成化和小型化，这不可避免地会引起电磁辐射干扰，损害人体健康。由于电子元件对电磁场的高灵敏度，任何微小干扰都可能导致设备在高度集成的电子装置中发生故障。如果没有任何电磁干扰（EMI）屏蔽的电子设备暴露在附近设备产生的电磁场中，电子设备将很容易发生故障。
　　对于这个问题，EMI的净化对于电子系统的性能至关重要。此外，手机、天线和安全设备产生的电磁污染对人体健康也有负面影响。特别是，长期暴露于EM污染会导致严重的疾病，如脑瘤和白血病。因此，在军用和民用电磁干扰管理中，迫切需要开发性能良好的屏蔽和吸收材料，用于电子元件的电磁防护或电磁兼容性管理。
　　目前，金属、合金、铁氧体和炭黑仍然是传统的电磁屏蔽/吸收材料。例如，铝、镍及其合金通常用作设备屏蔽外壳的材料。羰基铁广泛用作填充在硅橡胶和环氧树脂等聚合物中的微波吸收剂。铁氧体具有很强的电磁波吸收性能。
　　然而，金属基材料具有密度高、机械应力大、耐腐蚀性差、热稳定性差、吸收带宽窄等缺点，限制了其在电磁干扰屏蔽领域的应用。此外，炭黑也是一种廉价的吸收剂，填充在聚合物中。为满足宽带吸收要求，需要高填充负载，但容易导致加工性能恶化和工作寿命短。因此，传统的电磁屏蔽/吸收材料仍然难以满足复杂电子设备的电磁防护要求，迫切需要开发性能优异的新型材料。
　　为了满足低厚度、轻量化、强衰减和宽带宽的要求，目前学术界和产业界的研究重点是碳材料、过渡金属化合物、导电聚合物和超材料。其中二维材料由于其层状结构、能带结构、电子特性和受控平面结构，在电磁干扰屏蔽和吸收方面显示出独特的优势。
　　并且，可通过构建异质结、控制微结构、调节EM参数，将二维自组装成三维材料和二维/二维复合材料（如MXene/GO），进一步增强二维材料的性能，从而增强EM保护性能，如频率优化、灵活性、，重量轻，耐高温等等。基于上述二维材料的结构特征，二维和二维衍生的层次结构在电磁领域将具有巨大的应用潜力。