先進(jìn)電子設(shè)備和無線通信技術(shù)的高速發(fā)展給人們生活帶來了極大的便利，但同時(shí)也產(chǎn)生了不容忽視的電磁輻射污染問題，這不僅會(huì)嚴(yán)重干擾周邊電子元件的正常運(yùn)行，降低信息安全性和通信質(zhì)量，而且會(huì)危害人類的身體健康。隨著5G時(shí)代引領(lǐng)的新一代高度集成、高功率和高頻電子器件數(shù)量的急劇增加，電磁干擾和輻射問題日益突出。開發(fā)高性能電磁屏蔽材料是抑制電磁干擾和污染的重要手段，也是保證電子設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的組件。不斷微型化、輕量化、柔性化和智能化的電子產(chǎn)品和器件除了要求電磁屏蔽材料具備高屏蔽性能外，還提出了輕質(zhì)、薄層、柔韌等特性的要求。傳統(tǒng)金屬屏蔽材料因其密度大、易腐蝕、韌性差等問題已難以滿足材料發(fā)展的新期待，開發(fā)新型替代傳統(tǒng)金屬的屏蔽材料勢(shì)在必行。

以石墨烯、碳納米管、碳纖維、活性炭等制備的碳基屏蔽材料具有輕質(zhì)、耐腐蝕、性能可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)而受到研究者的青睞，并相繼開發(fā)了碳基聚合物復(fù)合材料、碳?xì)饽z材料和碳膜材料等。然而，為了獲得優(yōu)異的電磁屏蔽效能，聚合物復(fù)合材料和氣凝膠材料的厚度往往達(dá)到了毫米甚至厘米級(jí)，高溫?zé)崽幚淼奶寄げ牧蟿t機(jī)械性能差、柔韌性不足，上述問題嚴(yán)重阻礙了實(shí)際應(yīng)用。因此，開發(fā)集質(zhì)量輕、厚度小、柔韌性好、屏蔽性能優(yōu)于一體的新型電磁屏蔽材料依然面臨不小的挑戰(zhàn)。

基于此，中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所清潔能源技術(shù)與炭材料研究組（汪印團(tuán)隊(duì)）以氧化石墨烯納米片層自組裝合成的薄膜作為前驅(qū)體，通過還原同時(shí)受限發(fā)泡的方法在薄膜內(nèi)可控構(gòu)建均勻分層的多孔結(jié)構(gòu)，制備了柔性多孔石墨烯膜。分離石墨烯片層間牢固連接形成的多孔結(jié)構(gòu)可以有效實(shí)現(xiàn)載荷傳輸，賦予了石墨烯膜優(yōu)異的折疊回彈性能和柔韌性；該折疊彈性在高溫和液氮（-196℃）超低溫處理以及千次循環(huán)折疊后均未改變。此外，多孔結(jié)構(gòu)增加了電磁波在膜內(nèi)的多重反射次數(shù)，有效提高了材料對(duì)電磁波的吸收損耗和屏蔽性能。因此，所制備的多孔石墨烯膜在厚度低于200 μm時(shí)仍具有超高的屏蔽效能（~63.0 dB，屏蔽99.99995%的入射電磁波），遠(yuǎn)高于應(yīng)用水平20 dB的要求，同時(shí)密度僅為48 mg/cm3，歸一化比屏蔽效能SSE/t高達(dá)49750 dB cm2/g。本工作實(shí)現(xiàn)了輕薄、柔韌性好和屏蔽效能優(yōu)異的電磁屏蔽材料的可控制備，新材料在柔性電子器件、穿戴式/可折疊電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的電磁屏蔽方面具有良好的應(yīng)用前景。

相關(guān)成果以Controllable fabrication of elastomeric and porous graphene films with superior foldable behavior and excellent electromagnetic interference shielding performance 為題發(fā)表于Carbon，2020, 158，728-737。該研究得到中日國(guó)際合作重大專項(xiàng)、福建省工業(yè)引導(dǎo)性項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助。

圖：多孔石墨烯薄膜制備原理和性能展示