郑州大学橡塑模具国家工程研究中心刘春太教授团队在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上发表了题为“MXene-coated Wrinkled Fabrics for Stretchable and Multifunctional Electromagnetic Interference Shielding and Electro/Photo-Thermal Conversion Applications”的文章（DOI：10.1021/acsami.1c19890）。通过简单的预拉伸和喷涂方法制备了具有褶皱结构的热塑性聚氨酯(TPU) /MXene复合织物(TMFs)。其褶皱结构存储了一定的可拉伸表面区域，保护MXene导电网络在拉伸过程中不受破坏。其中，极低的MXene负载量(0.5 mg cm-2)的TMF在50%的应变范围内，在动态拉伸过程中以及反复拉伸后均中表现出良好稳定的30 dB左右的电磁屏蔽性能。此外，由于其高导电性和局部表面等离子体共振(LSPR)效应，TMFs具有优异的焦耳加热(在5 V电压下可达104℃)和光热转换性能，并且在拉伸状态下仍具有良好的电/光热转换性能。因此，本工作在有效屏蔽电磁波的基础上集成了可调节热管理性能，为多功能可穿戴材料提供了新的策略。
图1（a）Ti3C2Tx MXene纳米片和（b）具有精细微褶皱结构的TPU/MXene织物的制造过程示意图。
图2（a）Ti3AlC2、（b）多层Ti3C2Tx 和（c）Ti3C2Tx MXene纳米片的SEM图，（d）分层Ti3C2Tx MXene纳米片的TEM和（e）AFM图像（（e）中插图是对应的SAED图案）。（f）通过AFM图像统计分层Ti3C2Tx MXene的横向尺寸。（g）Ti3AlC2和分层Ti3C2Tx MXene的XRD图谱。（g）Ti3AlC2和Ti3C2Tx MXene的XPS图谱。（i）Ti3C2Tx MXene的XPS Ti 2p图谱。
图3（a-c）不同放大倍数下TPU纳米纤维膜表面形态的SEM图像，（d-f）具有褶皱结构的TPU/MXene织物在动态拉伸过程中的表面形态变化，（g-i）动态拉伸过程中平面TPU/MXene织物表面形态的变化。
图4（a）不同MXene含量TMF的EMI屏蔽性能。TMF-12（b）在不同施加应变下，以及（c）在50个应变周期后的电磁干扰屏蔽性能。（d）不同MXene含量的TMF和平面TMF的R-A系数。（e）TMF-12在不同施加应变下的R-A系数。（f）褶皱TMF的EMI屏蔽机理图。
图5（a）在4 V电压下TMF的温度曲线。（b）在1至5 V下TMF-9的温度曲线和对应的（c）红外相机图像。（d）在不同电压下的饱和温度与U2的关系。（e）在4 V电压下，TMF-9在各种施加应变下的温度曲线。（f）TMF-9加热器的温度可调性。（g，h）戴在手套上的可穿戴TMF-9加热器的数字和红外相机图像。
图6（a）100 mW/cm2光照射下TMFs的温度-时间曲线。右边的插图是对应的红外图像。（b）不同辐照功率密度下TMF-9的温度曲线。（c）实验数据和饱和温度与辐照功率密度的线性拟合。（d）TMF-3在开-关光照循环下的温度-时间曲线。100mW/cm2辐照功率密度下TMF-9在不同应变下的（e）温度曲线和（f）红外相机图像。
郑州大学橡塑模具国家工程研究中心的硕士研究生董婧雯是该论文的第一作者，通讯作者为苏凤梅副教授、冯跃战副教授和刘春太教授。该研究得到了国家自然科学基金(21704096,51703217,12072325)和河南省自然科学项目(20A430028)的资金支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acsami.1c19890
