在智能电子时代，电子元件的小型化对提升便携性与可穿戴性至关重要。集成电路芯片的物理厚度已大幅缩减，但电子设备总厚度主要取决于封装集成，其中降低电磁屏蔽罩厚度显得更为关键。然而，厚度的削减会严重削弱屏蔽效能。这种厚度依赖性性能衰减源于电磁波吸收效率随屏蔽层变薄而呈指数级衰退。为突破薄膜屏蔽材料的性能局限，需要有效驱动多重内部反射过程中的电磁波吸收效应。目前已在金属或MXene材料中构建孔隙结构以提升屏蔽效能，但现有方法仍存在厚度不足、均匀性欠佳和工艺兼容性差等问题，严重限制其应用。
二、【创新成果】
基于此，韩国首尔国立大学Young-Chang Joo教授与光州科学技术院Hanwool Yeon教授联合在Nature上发表了题为“Electromagnetic interference shielding using metal and MXene thin films”的论文，提出将无孔隙MXene薄膜嵌入金属薄膜的“三明治”（EXIM）创新方案，在仅1微米厚度下即可实现约70分贝的卓越屏蔽性能，1.9微米厚度下约80分贝，同时规避了多孔结构的固有缺陷。这种简单堆叠的金属/MXene/金属“三明治”结构打破传统厚度依赖规律的非凡性能，其机制在于金属与MXene之间的电导率失配促使界面处形成电磁波束缚效应。受限在MXene“势阱”中的电磁波通过极化损耗实现高效衰减，该过程主要由金属—MXene界面偶极子驱动。随后基于此开发的金属嵌入式MXene屏蔽层已成功应用于便携式USB 3.0闪存盘和柔性肖特基二极管的电磁屏蔽。这项金属嵌入式MXene屏蔽技术有望为封装技术开辟新路径，助力实现高可靠性无电磁干扰的普适电子设备。
三、【图文解析】
图1 EXIM屏蔽层解决性能与厚度的矛盾 © 2025 Springer Nature
图2 具有多种异质结构的EXIM屏蔽层的开发 © 2025 Springer Nature
图3 屏蔽性能与环境稳定性的协同提升 © 2025 Springer Nature
图4 EXIM屏蔽层的应用 © 2025 Springer Nature
四、【科学启迪】
综上，本研究成功开发出基于MXene的纳米冶金策略，以解决电磁屏蔽领域性能与厚度的矛盾。在EXIM屏蔽结构中，采用高导电金属夹层封装MXene薄膜的设计对驱动多重内部反射吸收至关重要，最终实现成功攻克性能-厚度矛盾的效果。通过系统材料学研究，研究人员发现受限电磁波的主导吸收机制是极化损耗，其主要来源于金属-MXene界面处的电偶极子。调控金属-MXene异质界面数量成为定制屏蔽性能的关键所在。此外，EXIM屏蔽层的纤薄特性使其能够实现共形保护。这项具备产业化前景的薄膜解决方案，结合金属-MXene异质界面上的创新发现，为开发无电磁干扰的自由形态电子设备奠定了坚实基础。
原文详情：Electromagnetic interference shielding using metal and MXene thin films (Nature 2025, DOI: 10.1038/s41586-025-09699-0)
本文由大兵哥供稿。
