现代电子设备的不断进步和小型化，使得电磁干扰（EMI）和热管理问题日益突出。聚合物材料因其重量轻、成本低和易于加工等优点，常被用于热管理和EMI屏蔽。然而，在聚合物体系中同时实现高电磁屏蔽效果（SE）和优异的热导率（TC）仍然是一个重大科学挑战。为此，吉林大学化学学院牟建新教授团队在《Small》期刊发布了高热导率柔性薄膜（NH2-MGPP）的最新研究成果。该研究通过真空辅助过滤制备了一种轻质且柔性的氨基官能化多壁碳纳米管-石墨烯纳米片/聚对苯撑苯并双恶唑/聚醚醚酮复合薄膜（NH2-MWCNTs&GnPs@PBO/PEEK复合薄膜），简称NH2-MGPP复合薄膜。该材料成功实展现了71.47 dB的电磁屏蔽效能和36.78 W m−1K−1的平面热导率。

首先，团队利用Ar/NH3等离子体处理技术对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行表面改性，引入氨基官能团，以增强其与聚合物基体的相容性和界面结合力。随后将改性后的氨基官能化MWCNTs（NH2-MWCNTs）和石墨烯纳米片（GnPs）共同分散在含有PBO纳米纤维的酸性溶液中，形成稳定的混合溶胶。再通过溶剂交换和真空辅助过滤技术，将上述混合溶胶过滤成形，得到结构均匀的NH2-MWCNTs&GnPs@PBO纳米复合膜。最后，将得到的纳米复合膜与成型的NH2-MWCNTs&GnPs@PEEK基底层进行热压复合，构建出具有三明治结构的NH2-MWCNTs&GnPs@PBO/PEEK复合薄膜。参见图1。

研究通过对不同填料含量的复合膜进行测试，当填料载荷达到 45.57 vol% 时，从图 2可以看出，厚度仅为 0.05 毫米的复合膜展现出 71.47 分贝的电磁屏蔽效果，这意味着该复合膜能够有效地阻挡电磁波的干扰，保障电子设备的稳定运行。这个优异的表现，主要是因为复合膜中形成了有效的导电网络，氨基功能化多壁碳纳米管（NH2-MWCNTs）、石墨烯纳米片（GnPs）以及 PBO 纳米纤维和 PEEK 基体协同作用，使得电磁波在复合膜内部不断反射、吸收，从而极大地衰减了电磁波，实现了高电磁屏蔽效能 。

在填料载荷为 45.57 vol% 的条件下，平面内热导率为 36.78 Wm−1K−1 。相较于纯 PEEK 材料，其热导率得到了显著提升，这主要是因为PBO 纳米纤维的取向排列以及其与其他填料形成的连续热传导网络，为声子传输提供了高效通道。同时，NH2-MWCNTs 与 PBO 形成的共价键和非共价键增强了界面相互作用，减少了声子散射，提高了热导率。

图3 a）平面内；b）厚度方向上MGPP和NH2-MGPP复合膜的热导率及其增强效果随填料含量的变化；c）基于Agari模型的MGPP和NH2-MGPP复合膜平面内热导率拟合曲线；d）平面内；e）厚度方向上MGPP和NH2-MGPP复合膜的Vc拟合曲线；f）基于Foygel模型的两种复合膜平面内和厚度方向热导率拟合曲线；g）NH2-MGPP复合膜热导率增强机制示意图；h）加热过程中三个样品的红外热成像；i）MGPP和NH2-MGPP复合膜的平面内热传导有限元模拟。

该复合膜具有快速的焦耳热响应能力，能够在通电后迅速产生热量，并且展现出高效的光热转换效率，在受到光照时能够快速将光能转化为热能（见图4）。当集成到太阳能热电发电系统中。在 5 kW m−2 的模拟阳光照射下，复合膜能够产出高达 1004.9 毫伏的输出电压，实现了光能向热能以及电能的高效转化，这一成果为可再生能源的高效利用和转换提供了新的思路与方法（见图5）。

该复合膜凭借着内部强大的氢键相互作用、排列规整的纳米填料以及形成的三维填料网络结构，展现出了极为优异的热性能和良好的阻燃性。这种优越的性能使得它在面对高温等恶劣环境时能够保持较好的稳定性，并且可以有效地延缓火焰的蔓延，降低火灾风险，有望成为先进电子封装材料的潜在材料。参见图6。

综上所述，本研究通过真空辅助过滤成功制备了一种用于电磁屏蔽和热管理应用的具有三明治结构的柔性轻质NH2-MGPP复合膜。为设计和开发具有优异电磁屏蔽性能和高效散热能力的柔性复合薄膜提供了一种创新方法。此外，光热电转换系统的集成也为可再生能源的多样化利用提供了技术策略，在柔性电子热管理和下一代能源设备中具有显著的应用潜力。

文献来源： https://doi.org/10.1002/smll.202503573。