通过将二氧化硅纳米纤维膜（SNM）与 MXene@c-MWCNT 混合薄膜相结合，制造出一种轻质、柔性、热稳定的复合材料。由原硅酸四乙酯水解缩合，通过静电纺丝和高温煅烧制备出具有优异隔热性能的柔性SNM； MXene@c-MWCNTx:y 薄膜是通过真空过滤技术制备的。特别是，SNM 和 MXene@c-MWCNT6:4 作为一个单元层（SMC1）与 5 wt% 聚乙烯醇（PVA）溶液粘合在一起，具有低导热率（0.066 W m−1 K−1）和良好的电磁干扰（EMI）屏蔽性能（平均EMI SET，37.8 dB）。随着功能单元层数的增加，整个复合薄膜（SMCx）的整体隔热性能保持稳定，EMI屏蔽性能大大提高，特别是对于具有三个单元层的SMC3，平均EMI SET高达55.4 分贝。此外，刚性SNM和坚韧MXene@c-MWCNT6:4的有机结合使SMCx表现出良好的机械拉伸强度。重要的是，即使在极热和极冷的环境下，SMCx 也能表现出稳定的 EMI 屏蔽和出色的隔热性能。因此，该工作为未来极端环保设备中使用的EMI屏蔽和隔热组件提供了新颖的设计思路和重要的参考价值
 

图 1 a、b SPNM 和 SNM 的数码照片、c-f SEM 图像和 g 纤维直径尺寸分布。 h SPNM、SNM 和 PVA 的 TG 曲线。 i SPNM 和 SNM 的 ATR-FTIR 光谱。
 

图 2 Ti3AlC2 的 SEM 图像。 b 未经超声处理的多层 MXene 的 SEM 图像。 c MXene 单层的 AFM 图像和 SEM 图像（插图）。 d c-MWCNT 的 SEM 图像。 e MXene@MWCNT6:4 和 MXene@c-MWCNT6:4 分散体在不同静态时间下的数码照片。 f MXene、c-MWCNT 和 MXene@c-MWCNT6:4 的 ATR-FTIR 光谱。
 

图3 不同MXene和c-MWCNT重量比的MXene@c-MWCNTx:y的a-f表面和g-j、l横截面的SEM图像。 k MXene和c-MWCNT之间的氢键图。
 

图 4 a SPNM 和 SNM、b MXene@c-MWCNTx:y 和 c SMCx 的典型应力-应变曲线。 SMCx 的 d-f SEM 横截面图像和相应的数码照片。
 

图 5 a MXene@c-MWCNTx:y 的电导率、薄层电阻和薄膜厚度，b-d X 频段的 EMI SET、SER、SEA 性能，e 平均 EMI SET、SEA、SER 值和 f 功率系数。
 

图 6 a-c SMCx 的 EMI SER、SEA 和 SET 性能，d 平均 EMI SET、SEA、SER 值和 e 功率系数。 f 经过一系列极端环境测试后 SMC3 的 EMI 屏蔽性能。
 

图 7a SPNM、SNM 和 SMCx 的热导率。 b MXene@cMWCNT6:4、SNM和SMCx在高温环境下的温度-时间曲线和c相应的红外图像。 d SNM和SMCx在极寒环境下的温度-时间曲线和e对应的红外图像。
 
 
图8 SMCx的I EMI屏蔽和II隔热机理图。
 
相关科研成果由郑州大学Duo Pan，Hu Liu等人于2024年发表在Nano-Micro Letters（https://doi.org/10.1007/s40820-024-01398-1）上。原文：MXene@c‑MWCNT Adhesive Silica Nanofber Membranes Enhancing Electromagnetic Interference Shielding and Thermal Insulation  Performance in Extreme Environments
原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01398-1

转自《石墨烯研究》公众号