在无线通信、智能可穿戴及自修复电子系统等动态电磁防护领域，传统电磁屏蔽材料受限于静态调控和有限调节范围（<10dB），现有温敏材料更面临刺激响应机制被动与环境适应性不足的双重困境，难以满足复杂工况下的自适应防护需求。针对这一挑战，我院孟凡彬教授领导的电磁功能材料团队创新性地提出一种基于MXene/碳纳米管（MXene/CNTs）热敏电阻网络与聚乙烯醇/聚N-异丙基丙烯酰胺双网络水凝胶（P-PNIPAM）的协同调控策略，成功研发出具有梯度可调（9.3－53.9 dB）、智能开关（开/关状态切换）和优异自修复性能（愈合效率96.7%）的温度响应型电磁屏蔽材料。该材料可智能感知温度变化，实现电磁屏蔽自适应调节，结合MXene的光热特性，还可远程操控屏蔽强度，为智能电子设备提供更灵活的电磁防护方案。

研究成果以“Thermoresistive Network in Phase-Transition Hydrogel: Achieving on/off Switchable Electromagnetic Interference Shielding”为题发表于期刊《Advanced Functional Materials》2025, 2504959。材料学院2022级硕士研究生唐婧缘，孟凡彬教授和祁青助理教授为论文通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目、中央高校基础研究等项目支持。

在无线通信、智能可穿戴及动态电磁干扰环境中，电磁屏蔽材料因屏蔽效能固定或调节范围有限而难以满足自适应防护需求，亟需开发兼具梯度可调性与智能响应能力的屏蔽材料。本研究通过在温敏水凝胶（P-PNIPAM）中构筑MXene/碳纳米管（MXene-CNTs）热敏电阻网络，实现电磁屏蔽性能的自适应调控，并赋予材料光热远程操控和自修复能力。

图1 PMCP水凝胶的制备策略

研究团队采用一锅循环冻融技术制备了具有温度响应性的PMCP水凝胶，通过物理交联构建了可逆三维网络结构。结合扫描电子显微镜（SEM）、原位拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见吸收光谱（UV-vis）动态追踪了聚合物链折叠/展开过程。结果表明，这种温度诱导的片层−孔洞结构转变以及粒子的堆积形态和间距的动态调控是可逆的。而上述现象是调节界面电阻和水凝胶电导率的关键因素。

图2 PMCP水凝胶中的动态调控

研究表明，响应前，MXene与CNTs的协同作用显著提升了PMCP水凝胶的电磁屏蔽效能。通过温度调控可实现电磁屏蔽开/关切换功能。温度触发的凝胶网络动态重构与界面电阻自主适配，使屏蔽效能随温度呈现三阶可调特性，为开发智能响应型电磁防护材料提供了新策略。

图3 可调电磁屏屏蔽性能和调控机制研究

为了验证PMCP的电磁屏蔽开关功能，研究团队通过手机信号传输实验验证了“屏蔽/通信”状态的可控切换（对应于电磁屏蔽功能的开/关模式），用于智能通信设备与精密电子系统的适应性防护。实验表明，该温度响应型的开/关式电磁屏蔽材料能够精准实现电磁屏蔽强度的切换，具备长期稳定性。

图4 电磁屏蔽开/关功能演示以及PMCP水凝胶在加热/冷却循环过程中的稳定性

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202504959