近日，材料與環境工程學院研究生應夢凡以第一作者、杭電第一單位在領域內頂刊Angewandte Chemie-International Edition (影響因子15.336)上發表題為Wrinkled Titanium Carbide (MXene) with Surface Charge Polarizations through Chemical Etching for Superior Electromagnetic Interference Shielding的文章，這是近年來材環學院致力于研究生培養的又一個階段性的突破。其中，材料與環境工程學院張雪峰教授為論文通訊作者，趙榮志博士、胡鑫副教授、張振華博士、劉偉偉博士、余潔意博士、劉孝蓮博士、劉先國教授，東北大學李逸興博士，浙江大學吳琛副教授為共同作者。

新世紀以來，隨著現代社會通信技術的快速發展和電子設備的廣泛應用，電磁干擾(EMI)現象已經對人類社會的發展發生阻礙，為避免數據丟失、系統故障以及對人體健康的危害，電磁屏蔽材料在日常生活中扮演著越來越重要的角色。尤其是可穿戴智能電子產品的普及，人們迫切需要一種高效、輕質、超薄的電磁屏蔽材料。2016年，二維過渡金屬碳化物/氮化物/碳氮化物MXene首次應用于電磁屏蔽領域，由于超高的導電性以及獨特的二維層狀結構，其表現出了超高的電磁屏蔽效率，被認為是一種理想的新型二維屏蔽材料。

通常以言，高效的電磁屏蔽效率往往對應于較高的導電率，但是通過增加導電性來增加屏蔽性能會受到材料本征特性的限制，有趣的是，通過構造缺陷以及三維結構來激發界面極化形成電偶極子可以促進電磁波的吸收。在本次工作中，我們通過硫酸刻蝕二維MXene納米片來引入缺陷或位錯，缺陷與位錯濃度的增加會導致MXene薄膜內應力的變化從而誘導非人工褶皺的形成，KPFM以及第一性原理計算表明褶皺誘導生成的過程中會在薄膜表面產生電偶極子，這些電偶極子極大的增強材料對入射電磁波的吸收，之后通過褶皺薄膜的堆積來增強電偶極子對電磁波的吸收作用從而實現在極小厚度下的超強電磁屏蔽性能。這一工作為設計高效電磁屏蔽材料提供了一種嶄新的思路。

圖 1 褶皺MXene薄膜的（a）-（c）設計思路和（d）實物圖；（e-g）0、2、6 h刻蝕后的微觀形貌；（h）透射電鏡下褶皺薄膜形貌；（i-k）球差電鏡觀測Ti空位

圖 2 褶皺MXene薄膜中電偶極子形成。（a）理想晶體結構，（b）單原子Ti空位，（c）Ti空位簇示意圖。第一性原理計算中中（d）Ti空位附近的電荷密度分布。（e）原始MXene和褶皺MXene之間的能量差和鈦空位誘導的偶極矩。在化學蝕刻（f）0 h、（g）2 h和（h）6 h時，褶皺MXene薄膜表面電位分布

圖 3（a）屏蔽性能與刻蝕時間關系圖；（b）單層MXene薄膜屏蔽性能與厚度關系圖；（c）單層MXene薄膜和（d）堆垛MXene薄膜屏蔽性能與頻率關系圖；（e）堆垛MXene薄膜屏蔽性能與厚度關系圖 

圖 4該工作制備的MXene薄膜與其它材料的性能對比

該工作得到了國家自然科學基金、科技部重點研發計劃、浙江省杰出青年科學基金等項目的支持。