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北化于中振教授和张好斌教授团队ACS AMI：具有酸碱响应和可调节电磁屏蔽性能的PANI/MXene智能织物
现代通信和电子设备的广泛使用，带来了严重的电磁污染现象。这不仅影响精密设备的可靠性和信息安全，甚至对人类健康造成危害。因此，具有高性能的电磁屏蔽材料得到了广泛的研究。在军事或航空航天等特殊领域，电磁屏蔽性能需要根据特定环境下复杂应用的要求，在强屏蔽和弱屏蔽之间进行调节或切换。传统电磁屏蔽材料的组成和结构是固定不变的，一般只能通过更换材料来实现屏蔽性能的切换，在实际应用中受到限制。因此，急需设计具有自适应性/可调节电磁屏蔽性能的材料。
近期，北京化工大学于中振教授、张好斌教授团队，基于MXene的高导电性和聚苯胺（PANI）的酸碱掺杂/脱掺杂特性，采用真空辅助的层层喷涂法，制备了PANI/MXene智能织物（PMCF）。PANI和MXene的协同作用使PMCF对200 ppm NH3的响应提高至19.6%，并显示出较高的选择性和可重复性。通过优化织物基底上PANI/MXene涂层的组成和用量，使PMCF在440 μm厚度下表现出54 dB优异的电磁屏蔽性能。更重要的是，经过酸性或碱性气氛处理，PMCF能够在24 dB的强屏蔽和15 dB的弱屏蔽之间切换，实现自适应和可调节的电磁屏蔽性能。PANI/MXene智能织物在柔性电子传感器和特殊领域下的智能电磁波响应等方面具有广阔的应用前景。
图2 MXene和PANI的（a-c）形貌和（d，e）相互作用。（f-i）PMCF的形貌。
图3 PMCF的（a-f）氨气传感性能及（g）机理分析。
图4 PMCF的（a）导电性、（b-e）电磁屏蔽性能及（f）机理分析。
图5 PMCF在酸碱气氛处理后的（a）导电性、（b）PANI的掺杂程度、（c，d）电磁屏蔽性能的变化和（e）可调节电磁屏蔽性能的机理分析。
相关成果以“Functional Polyaniline/MXene/Cotton Fabrics with Acid/Alkali-Responsive and Tunable Electromagnetic Interference Shielding Performances”为题发表在ACS Appl. Mater. Interfaces（10.1021/acsami.2c00797）。论文的第一作者为硕士生李丹阳，通讯作者为张好斌教授和于中振教授。该论文得到了国家自然科学基金和中央高校基础研究基金的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acsami.2c00797
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