【研究背景】
5G时代的到来和物联网的广泛发展，给人类在信息交流、智能生活等方面带来了极大的便利。然而，由此产生的电磁污染也对人体健康构成威胁，并干扰电子设备的运行。电磁防护材料，包括吸波(MA)和电磁干扰(EMI)屏蔽材料，可以减少电磁污染的负面影响。
随着电磁环境的日益复杂，单一功能的电磁衰减材料已难以满足快速发展的电磁器件的需求。电磁波吸收与屏蔽相结合是电磁功能材料发展的一大趋势。在电磁波衰减材料中，电导损耗做出了很大的贡献。由于一维金属材料的高导电性和易形成网状结构的特点，其在电磁防护领域的研究逐年增加。
迄今为止，关于一维金属材料的研究主要集中在贵金属晶须材料上，如银(Ag)和金(Au)。然而，这些金属晶须的高成本和复杂的制备工艺限制了它们在电磁防护领域中的应用。此外，磁性一维金属，如镍(Ni)和钴(Co)链也受到关注；这些金属链本身相对较低的MA性能以及制造方法中涉及的复杂程序和安全问题使其不适合大规模生产。因此，开发一种环保和高效的方法来制造一维金属材料至关重要，特别是可以将种类扩展到非贵金属。
针对上述问题，东南大学孙正明教授/张培根副教授等通过MAX相的力化学分解和简单的分离策略，规模化制备出Sn晶须，并发现其具有电磁波吸收和电磁干扰屏蔽的双重功能。通过调整填料比来控制材料的电磁参数，可以实现吸波向屏蔽功能的转换，并揭示了这种转换的机制。鉴于MAX相的多样性和此晶须制备方法的优点（如绿色和高效），本工作为低维电磁防护材料的开发提供了新的思路。该工作以“Sn whiskers from Ti2SnC MAX phase: bridging dual-functionality in electromagnetic attenuation”为题发表在国际期刊Small Methods（IF=12.4）上。
图1 Sn晶须的制备示意图以及XRD、XPS、SEM表征。
图2 MAX相和不同填料比的Sn晶须的吸波性能分析：(a1, a2) Ti2SnC、(b1, b2) Sn-20、(c1, c2) Sn-30、(d1, d2) Sn-40、(e1, e2) Sn-50和(f1, f2) Sn-60的反射损耗图。
图3 不同填料比的Sn晶须的EMI屏蔽性能分析
图4 Sn晶须电磁防护机理示意图
本工作通过力化学分解Ti2SnC MAX相高效制备Sn晶须，能够实现电磁波吸收和屏蔽的双重功能。其阻抗匹配和电磁衰减能力之间的平衡可以通过可调谐的导电网络来实现。本研究为探索基于一维金属的多功能电磁衰减材料的开发开辟了新的可能性。
东南大学材料科学与工程学院为该论文第一完成单位，博士生胡飞越为第一作者，张培根副教授和孙正明教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金的支持。
【文章信息】
Feiyue Hu, Haifeng Tang, Fushuo Wu, Pei Ding, Peigen Zhang*, Wenwen Sun, Longzhu Cai, Bingbing Fan, Rui Zhang, and ZhengMing Sun*, Sn whiskers from Ti2SnC MAX phase: bridging dual-functionality in electromagnetic attenuation, Small Methods, 2024, 2301476.
https://doi.org/10.1002/smtd.202301476