2. 阐述了不同结构类型聚合物基EMI屏蔽复合材料的制备方法及研究进展。

3. 提出了聚合物基EMI屏蔽复合材料的关键科学和技术问题，并展望了其发展趋势。

I 均相型聚合物基电磁屏蔽复合材料

溶液共混法是指将导电填料和聚合物基体分散到适当的溶剂中，通过特定方式除去溶剂后制备聚合物基电磁屏蔽复合材料。溶液共混法可以显著降低复合体系粘度，提高填料在聚合物基体中的分散性，但也存在制备过程中需加入大量溶剂、大多数高分子材料只溶胀不溶解、溶剂后续处理不彻底等，使材料寿命变短。目前溶液共混法还处在实验室阶段，其工业化大规模生产仍需进一步探索。

熔融共混法是指在聚合物基体黏流温度以上，通过混炼设备将熔融聚合物和导电填料均匀混合，冷却制备聚合物基电磁屏蔽复合材料。相比溶液共混法，熔融共混法操作简单、成本低且不引入第三方溶剂，其工业应用广泛。但混炼设备产生的高剪切力会破坏导电填料的本体结构，导致电磁屏蔽性能下降。此外，通常需要较高的填料填充量才能实现聚合物基电磁屏蔽复合材料内部三维导电网络的成功构建，对其力学性能、加工性能等带来不利和挑战。

原位聚合法是指将导电填料与聚合物单体均匀混合，加入引发剂后发生聚合反应制备聚合物基电磁屏蔽复合材料。该法能促进导电填料的均匀稳定分散，但通常需对导电填料表面进行功能化改性，易破坏填料本身的理化性能。

隔离型聚合物基电磁屏蔽复合材料的制备通过将导电填料包裹于聚合物颗粒表面，经高温热压制备而得。相比均相型聚合物基电磁屏蔽复合材料，隔离型聚合物基电磁屏蔽复合材料中导电填料选择性地分布于聚合物微区界面之间，导电填料之间互相搭接的概率显著提高，有利于实现在较低导电填料用量下形成更为完善的导电网络。但具有隔离结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料的力学性能通常较差。因此，在保持隔离型聚合物基电磁屏蔽复合材料优异电磁屏蔽性能的前提下提高其力学性能并降低制备成本是实现其大规模化生产和应用的关键。

图3. 隔离型(a) rGO/PS和(b) MXene@PS复合材料的制备流程示意图；(c) CB/UHMWPE复合材料的SEM图。

多孔型聚合物基电磁屏蔽复合材料以聚合物基体为支撑材料，经负载导电填料制备而得。相比均相型和隔离型聚合物基电磁屏蔽复合材料，多孔型聚合物基电磁屏蔽复合材料具有成本低、密度小、韧性好等优点。同时多孔结构更利于对电磁波的多重反射吸收，能进一步提高其电磁屏蔽性能。目前，常用制备多孔型聚合物基电磁屏蔽复合材料的方法有：发泡法、溶胶-凝胶法和模板法。

发泡法包括化学发泡和物理发泡法。化学发泡法是指在聚合物基电磁屏蔽复合材料中混入发泡剂(偶氮化合物、磺酰肼类化合物和亚硝基化合物等)，通过加热过程中分解出的气体进行发泡。物理发泡法是指将超临界流体(CO2、N2、丁烷和戊烷等)扩散至聚合物基电磁屏蔽复合材料中，通过改变外部环境使其处于热力学非稳态，产生的气体经成核、增长、稳定状态后实现发泡。但单纯发泡对聚合物基复合材料的EMI SE提升效果有限，与金属材料的EMI SE相差甚远，实际应用中还需结合其它方法来进一步提高其电磁屏蔽性能。

溶胶-凝胶法是指在液相中将导电填料和聚合物单体均匀混合形成稳定的溶胶体系，通过水解、缩合反应、氢键作用等在溶液中形成三维网络结构凝胶，经冷冻干燥制备多孔型聚合物基电磁屏蔽复合材料。得益溶胶凝胶法制备的聚合物基电磁屏蔽复合材料内部的多孔结构，其单位密度下的EMI SE显著提升。但聚合物基体网络连接强度不高，导致其力学性能较差。

图5. 溶胶-凝胶法制备(a) RGO/LDC复合材料、(b) AgNW/CNF气凝胶和(c) MXene/CNF气凝胶的流程示意图、SEM和数码照片。

图6. 片模板法制备(a) AgNW/PVB/MS海绵、(b) Fe₃O₄@MXene/GF/PDMS复合泡沫和(c) PU@PDA@Ag海绵的流程示意图、SEM和数码照片。

IV 分层型聚合物基电磁屏蔽复合材料

真空抽滤法是指利用压力差除去导电填料和聚合物基体混合溶液中的溶剂来制备聚合物基电磁屏蔽薄膜。其薄膜具有明显的层状结构、厚度易控，可高效实现对电磁波的多重反射。但薄膜面积受制设备尺寸，且含二维片状材料体系抽滤成膜所需时间较长。

图7. 真空抽滤法制备(a) ANF-MXene/AgNW、(b) CNF@MXene和(c) MXene/c-PANI复合膜的流程示意图。

图8. 涂覆成型法制备(a) Fe₃O₄@rGO/MWCNTs/WPU、(b) Ag/NWF/FeCo@rGO/WPU和(c) rGO@Fe₃O₄/T-ZnO/Ag/WPU复合膜的流程示意图。

预支型聚合物基电磁屏蔽复合材料是指通过直接冷冻干燥法、水热法、CVD法等将填料预先形成特定的三维结构，然后将液态聚合物单体回填至具有三维结构的填料中，经固化制备聚合物基电磁屏蔽复合材料。导电填料构成了稳定的三维导电骨架，低粘度的聚合物基体回填过程不会破坏原有三维结构网络，可以实现低导电填料用量下EMI SE的快速提升。然而预成型法也面临一些问题，如三维骨架结构与聚合物基体间界面相容性差，且阻碍了聚合物基体的连续相结构，其力学强度较弱。

图10. (a) 预支型石墨烯/PDMS、(b) Fe₃O₄/TAGA/环氧树脂和(c) TCTA/环氧树脂电磁屏蔽复合材料的制备流程示意图、SEM照片和EMI SE。

VI 结论与展望

Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc)，包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、PubMed Central、DOAJ、CSCD、知网、万方、维普、超星等数据库收录。2020 JCR影响因子IF=16.419，在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前10%)。2020 CiteScore=15.9，材料学科领域排名第4 (4/123)。中科院期刊分区：材料科学1区TOP期刊。全文免费下载阅读(http://springer.com/40820)，欢迎关注和投稿。