随着信息通讯行业的高速发展，第六代移动通信技术（6G）的相关研究正在成为备受关注的前沿领域。中美日韩等设定的6G信号操作频段将覆盖高频吉赫兹（GHz）到太赫兹（THz）波段，其传输速率将达到1Tbps，网络延迟降低到微秒级，真正实现“空天地海”一体化通信。然而相比于5G，6G信号频率高，传输速率快，器件发热量大，使用环境更为严苛，这也导致其更易受到干扰，因此，对超宽频电磁屏蔽材料提出了更高的要求，需要发展多功能集成的新材料体系。

  近日，南开大学黄毅教授团队报道了一种集力热电磁等多功能一体化的MXene宽频电磁屏蔽薄膜。基于“氢键诱导自组装”设计理念，作者将MXene和芳香族聚酰胺（PA）乳液进行溶液复合，利用两者间丰富的氢键相互作用，实现原位组装沉降，然后经由真空抽滤制备复合薄膜。研究发现，该复合材料具有三个显著优势。首先，该薄膜对GHz和THz信号均具有强烈的电磁响应性质，在低厚度下可实现 THz/ GHz兼容的高屏蔽性能（52.7 dB@0.2~1.6 THz，38.9dB@8.2~12.4GHz）。 其次，MXene 和PA间高密度氢键相互作用赋予了复合薄膜优异的机械性能（493 MPa）和耐热性（Tg > 260℃和 Td > 520℃）。第三，复合材料具有良好的严苛环境稳定性，在高/低温（-193~250℃）、短时热冲击（500℃/30s）、酸/碱/盐侵蚀等各种恶劣环境下均展现出较好的耐久性，其电磁屏蔽性能和机械性能几乎没有变化。此外，它还集成了出色的焦耳加热性能，输出温度可稳定保持在225℃。综上，该薄膜材料显示出优异电磁屏蔽和多功能特性，在未来6G通信等领域显示出巨大的应用潜力。 

图一：MXene/PA复合薄膜的制备流程及自组装机制

图4. 复合薄膜的THz波屏蔽性质

  论文链接：https://doi.org/10.1039/D2TA09879B

通讯作者简介：

  黄毅，南开大学材料学院教授，副院长，碳纳米及高分子复合材料研究中心主任。先后承担了国家自然科学基金、国家重点研发计划、973、863、国际合作、国防重点项目等20余项课题。在新型低维纳米材料的设计制备、电磁性质调控、高性能吸波/屏蔽材料开发和应用等方面取得了系列创新成果，并开拓了其在电子信息、航空航天及国防军工等领域的应用。近年来，在Nat. Photonics, Adv. Mater., Nat. Commun., ACS Nano, Adv. Funct. Mater., Nano Lett.等刊物发表论文150余篇，先后有22篇文章入选ESI高被引论文，共被引用25000余次，H因子55，连续多次入选科睿唯安 “全球高被引科学家”及爱思唯尔“中国高被引学者”。曾获国家自然科学二等奖（2018）1项，天津市自然科学一等奖2项（2015，2010）和二等奖1项（2021）。