近日，北京化工大学张好斌教授、闵芃教授带领的团队在《ACS Applied Materials & Interfaces》发表了题为High-Precision Printing of Flexible MXene Patterns for Dynamically Tunable Electromagnetic Interference Shielding Performance的研究，研究了通过高精度打印技术制备柔性MXene图案，并实现其动态可调电磁干扰（EMI）屏蔽性能的方法。本次使用的直3D打印设备由奇遇科技提供。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c18943
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文章首先介绍了电磁干扰（EMI）屏蔽材料的重要性，特别是在智能电子设备的应用中。随着电子设备的复杂化和多样化，对EMI屏蔽材料的需求也越来越高。然而，目前的大多数EMI屏蔽材料是被动的，无法满足动态调节的需求。因此，研究者面临的主要挑战是如何通过外部刺激来动态调节材料与电磁波之间的相互作用。

为了解决这一问题，研究团队提出了一种通过精确打印技术制备具有可定制结构的柔性MXene图案策略。具体来说，他们使用了含有金属离子（如Al³⁺）的MXene油墨，通过这些金属离子调控油墨的流变性能，使其能够满足打印要求。这项研究采用了奇遇科技自主研发的直写3D打印设备（ADT-3D-LB-Printer-0050）来进行高精度的打印工作。利用这种MXene油墨和先进的打印技术，研究者打印出具有高导电性的柔性结构，并且通过应力调节实现了EMI屏蔽效果的动态可调性。

△图2，(a) 可打印 Al³⁺-MXene 墨水的制备过程。(b) Al³⁺-MXene 片的 TEM 和元素映射图像。(c−e) MXene 和 Al³⁺-MXene 的 XPS 光谱。(f) MXene 和 Al³⁺-MXene 的 XRD 图案。(g) MXene 分散体和 Al³⁺-MXene 墨水的粘度和 (h) 模量。

△图3，(a) 打印周期线的 SEM 图像。(b)、(c) 打印的相应宽度分布和变化。(d) 不同宽度打印的 SEM 图像。(e) 打印形态的 SEM 图像。(f) 打印膜厚度与印刷次数 的关系。(g) MXene 膜的电导率与打印次数的关系。(h) 打印方形天线的示意图。(i) PI 上打印方形天线的数字图像。

△图4，(a)打印的MXene网格示意图。(b)一系列印刷的MXene网格的数字图像。(c)MXene网格的实验和模拟的EMI SE。（d，e）模拟了不同电网中电场的能量分布。(f)MXene网格的EMISE（8.2−40 GHz）。(g)循环弯曲试验中MXene网格的归一化EMI SE。

△图5，(a) 三层结构打印示意图。(b) 打印“非屏蔽/屏蔽”可切换屏蔽性能模拟。(c) 可拉伸打印的数字图像。(d) 8.2-12.4 GHz 上不同拉伸应变打印的平均 EMI SE。(e) 打印“非屏蔽/屏蔽”状态的周期性。(f) 打印的环境稳定性。

通过使用MXene油墨并利用高精度打印技术，研究者不仅成功开发了柔性、可定制的EMI屏蔽材料，还实现了其屏蔽性能的动态可调性。这一研究为智能屏蔽材料的开发提供了新思路，特别是在未来需要灵活、可调屏蔽的电子设备中，这种技术可能会有广泛的应用。

从技术角度看，MXene材料本身具有优异的导电性和良好的分散性，使其非常适合作为打印油墨的基材。通过引入金属离子，研究者成功地解决了油墨流变性能与打印需求之间的矛盾，使得高精度打印成为可能。这种技术不仅在EMI屏蔽方面有应用潜力，还可以扩展到其他需要精密结构和功能的领域。

总之，这项研究展示了MXene材料和打印技术结合的巨大潜力，为未来智能材料的发展提供了重要参考。

文章中使用的直写3D打印设备介绍如下