信息时代电子电气设备的迅猛发展在给人们带来方便的同时，也产生了大量的负面效应，如电磁信息泄露、电磁环境污染和电磁干扰等新的环境污染问题。
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高性能电磁波屏蔽材料已成为解决电磁波污染的关键技术。随着高频高速5G时代的到来以及可穿戴设备的发展，对电磁屏蔽材料提出了更高的要求。金属材料虽具有良好的电磁屏蔽性能，但其密度大、易腐蚀等特点限制了其进一步应用。因此，发展高效、轻质、柔性、耐腐蚀金属基电磁波屏蔽材料是一项重大挑战。
电磁屏蔽器件是在电磁屏蔽材料的基础上进行二次开发，所需的材料必须具有良好的导电性，因此可以直接选择金属材料，如铍铜、不锈钢等；也可以对基材行电镀，如导电布等；或者在不导电的基材中添加一定比例的导电填料从而使得材料导电，基材可采用硅胶、塑料等材料，导电填料可以是金属片、金属粉末、金属纤维或金属化纤维等材料。
20 世纪40 年代，随着电磁兼容性概念的提出和相关电磁兼容科学研究的开展，铁磁材料和金属良导体材料对电磁干扰的作用得到了深入的研究和实验，铁磁材料如纯铁、硅钢、坡莫合金（铁镍合金）等被广泛应用于电磁屏蔽领域尤其是军工行业。
20 世纪60 年代以后，数字计算机、信息技术、测试设备、电信、半导体技术的发展带动了电磁屏蔽器件行业的发展，表面敷层屏蔽材料开始被广泛应用，这类材料是在塑料等绝缘体的表面附着一层导电层，从而达到屏蔽的目的。材料以反射损耗为主，具有导电性能好、屏蔽频率范围宽的优点。
进入20 世纪80 年代以来，通讯、自动化、电子技术的飞速发展对电磁屏蔽材料提出了更高的要求，填充复合型屏蔽材料开始在美、英、日等国得到应用，这类全新的材料是采用导电填料与塑料等成型材料填充复合而成的。导电填料常用金属纤维、金属化纤维、碳纤维、超细碳黑、金属片、金属合金粉等。填充复合型屏蔽材料不但具有电磁屏蔽效果好、便于批量生产的优势，而且选取不同的导电填料和基材可以合成得到不同的机械性能和屏蔽性能的材料，满足不同产品的设计要求。
随着电子产品的不断推陈出新，电子产品的性能要求更高、速度要求更快、结构要求更紧凑，因而对电磁屏蔽材料的要求也越来越高。电磁屏蔽材料将向屏蔽效能更高、屏蔽频率更宽、综合性能更优良的方向发展，各种新材料在电磁屏蔽的创新应用将会得到更多发展。
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近日，香港中文大学教授廖维新，中国科学院深圳先进技术研究院汪正平、孙蓉团队在国际纳米材料期刊Small上发表了最新研究成果Anticorrosive, ultra-light and flexible carbon-wrapped metallic nanowire hybrid sponges for highly efficient electromagnetic interference shielding（《用于高性能电磁屏蔽的耐腐蚀轻质柔性碳包覆金属纳米线杂化泡棉》）。科研人员采用水热法和高温退火制备了碳包覆银纳米线杂化海绵（Ag@C），该Ag@C海绵具有超轻（极低的密度3.2 mg/cm3）、良好的力学性能（可弯折、扭曲，以及在90%压缩应变下完全回复）和优异的电磁波屏蔽性能（在X-band和Ku-band高于70 dB）。更为重要的是，由于壳层碳对银线的有效包覆及其特殊的多孔结构，Ag@C海绵表现出超疏水（水接触角158o）和优异的耐腐蚀性能（在pH=0的硝酸溶液下浸泡7天屏蔽性能无明显变化）。该杂化海绵结合了金属优异的屏蔽性能和碳材料的轻质、柔性和耐腐蚀等优点，综合性能远优于传统金属材料和普通碳材料。该工作为开发高效、轻质、柔性、耐腐蚀金属基电磁屏蔽材料提供了新的设计思路。香港中文大学博士生万艳君为论文第一作者，廖维新、孙蓉为论文的共同通讯作者，团队成员研究员朱朋莉和于淑会参与了该项研究工作。
此外，研究团队将廉价易得的纤维素纤维与氧化石墨烯相结合，通过调控二者比例、退火温度及气氛，开发了超轻（密度仅为2.83 mg/cm3）且力学性能优异的高效电磁屏蔽（47.8 dB）气凝胶（Carbon, 2017; 115: 629-639）。在该研究基础上，结合团队前期石墨烯复合材料的研究（Composites Science and Technology,2016; 122: 27-35(Highly Cited Paper, Web of Science)；RSC Advances, 2016, 6(61): 56589-56598；Composites Science and Technology, 2017; 141: 48-55），团队还发展了一种掺杂石墨烯纸，通过对选取的大尺寸石墨烯进行碘掺杂，一方面大尺寸石墨烯具有较好的共轭结构，有利于提高其载流子传输；另一方面碘掺杂进一步提高了其载流子密度。因此，该掺杂石墨烯纸表现出优异的电磁波屏蔽性能（厚度仅为12.5微米，屏蔽效能高达52.2 dB）且力学性能相比于未掺杂石墨烯纸无明显下降（Carbon, 2017; 122: 74-81）。该研究工作为开发高性能石墨烯基屏蔽膜提供了新的方法。
相关工作得到了国家重点研发专项（2017YFB0406300）、香港研究资助局（T23-407/13-N）、先进电子封装材料广东省创新团队（2011D052）、广东省高密度电子封装关键材料重点实验室（2014B030301014）等项目的资助。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201800534
图1 高性能电磁屏蔽碳包覆银纳米线杂化海绵的制备：（a）Ag@C的制备示意图；（b）碳化前与（c）碳化后杂化海绵示意图及实物图；（d）不同形状的杂化海绵，表现出优异的力学性能；（e）杂化海绵屏蔽电磁波原理示意图。
图2 杂化海绵形貌结构及其在不同厚度和频段下的电磁屏蔽性能
文章来源：深圳先进技术研究院
IEEE Spectrum
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