中国科大与山东大学在超薄可拉伸金属薄膜多频段电磁防护领域取得重要进展

研究背景

         针对上述挑战，研究团队提出了一种“金属纳米层包覆柔性多孔网络”的结构设计策略，利用静电纺丝、热压增强以及多巴胺辅助化学镀等技术，构筑了具有核–壳结构的聚氨酯/铜纳米层（PU/CuNL）复合薄膜。该结构通过连续铜纳米层提供高效电子传输通道，同时利用弹性聚合物纤维网络赋予材料优异的变形能力，实现了金属材料导电性能与聚合物材料柔韧性的结合。

        研究发现，该复合薄膜具有超薄、多孔和可拉伸等特点，在厚度仅 2.9 μm、密度 1.39 g/cm³ 的条件下，实现了 8.5 × 10⁵ S/m 的高电导率，并获得超过 50 dB 的电磁屏蔽效能，其厚度归一化屏蔽性能达到 17,586 dB/mm，面密度归一化屏蔽性能达到 127,500 dB cm²/g，显著优于已有金属基和柔性电磁屏蔽材料。

      此外，该材料展现出优异的力学性能，可承受超过 100% 拉伸应变，并在循环拉伸过程中保持稳定的导电性能和电磁屏蔽能力。其稳定性来源于多级结构协同作用，包括弹性聚合物骨架、增强型纤维节点、稳定的金属/聚合物界面以及连续导电网络，为柔性电子器件中的长期可靠服役提供了保障。

        除电磁屏蔽性能外，该研究进一步拓展了材料在紫外–可见–红外波段的调控能力。由于铜纳米层具有优异的光反射特性，所得薄膜在紫外、可见光和红外区域均表现出超过90%的反射率，可同时实现紫外防护、红外热辐射调控以及热管理功能。实验结果表明，该材料可用于柔性热管理织物和智能防护系统，在低温环境下减少人体热量散失，在高温环境下降低太阳辐射引起的温升，并表现出优异的紫外防护能力。其中，其紫外防护因子（UPF）达到2000，展现出在智能服装、户外防护和多功能轻质屏蔽材料领域的应用潜力。

      本研究突破了传统金属薄膜“高导电但难变形”的性能限制，通过多尺度结构设计实现了导电、力学和光热功能的协同优化，构建了一类兼具超薄化、轻量化、高柔韧性和宽频谱调控能力的新型金属复合材料体系。该成果不仅为柔性电子器件、电磁兼容防护和智能热管理材料提供了新的设计思路，也为结构功能一体化纳米复合材料的发展提供了重要参考。