本文的主要作者包括Wenkun Fei, Jianmin Li, Linfeng Ma, Tongqing Zhou, Xianjun Zhu, Xingyu He, Shujuan Liu, Jing Bian和Qiang Zhao，作者分别隶属于南京邮电大学的多个学院和实验室，包括有机电子与信息显示国家重点实验室以及柔性电子学院等，还涉及美国辛辛那提大学的病理学系。文章发表于《Advanced Materials》期刊，DOI为10.1002/adma.202413311。
电磁污染（Electromagnetic Pollution）是现代电子信息技术迅速发展所带来的重要副作用之一，其可能干扰通信系统、泄露敏感信息，甚至威胁人类健康。因此，研究具有动态电磁干扰（EMI）屏蔽能力的新型材料和设备极为重要，尤其是在复杂环境中实现智能电磁保护和隐身需求也逐渐变得更为迫切。同时，随着柔性和可穿戴电子产品的兴起，开发具备柔性特性的智能EMI屏蔽设备具有很高的现实价值。传统屏蔽材料如金属、碳基复合材料和聚合物基复合材料的性能在制造完成后大多是固定的，而通过温度、湿度、形变或外加电压实现可调性能的方法存在各自的局限性，例如响应速度慢或制造工艺复杂。
近年来，二维过渡金属碳化物/氮化物（MXene）因其高导电性、大比表面积和独特的层状结构，在电磁吸收与屏蔽领域展现了巨大潜力。通过电化学方法调控MXene膜的EMI屏蔽特性，尤其是通过外加电压改变电荷密度，已成为实现动态调节EMI性能的前沿方向，但此前的研究局限在水性电解质环境中，相关机制仍需深入挖掘。本研究旨在使用有机电解质构建基于Ti3C2Tx MXene的柔性电化学可调EMI屏蔽设备，并探索其调整性能的内在机理。
研究首先设计并组装了一个独特的平行金属/Ti3C2Tx MXene三明治结构，这是一个基于三电极系统的装置，Ti3C2Tx薄膜作为工作电极，铂（Pt）作为对电极，银（Ag）作为参比电极。装置的电解质采用溶解有LiClO4的丙二醇碳酸酯（PC）有机溶液，相较于以前使用的水性电解质体系，这种有机体系能更好地确保稳定性并减少电解质自身对EM波的屏蔽影响。
Ti3C2Tx的制备基于对Ti3AlC2 MAX相的选择性蚀刻，在35°C下用盐酸（HCl）和氟化锂（LiF）完成，最终得到单层Ti3C2Tx悬浮液。通过喷涂法将MXene薄膜沉积在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上，调控喷涂时间来精确控制其层厚与方阻（Rs）。
使用矢量网络分析仪对不同厚度的Ti3C2Tx薄膜进行X波段（8.2–12.5 GHz）范围的电磁特性测量，同时通过循环伏安法和源表实时监测电化学过程中电阻与屏蔽效果的变化。此外，通过原位X射线衍射（XRD）测试，分析了外加电压对MXene薄膜层间距与表面化学性质的动态影响。
实验表明，构建的设备能够在18.9至26.2 dB之间调节EMI屏蔽效能，信号增益范围达到7.3 dB，满足商业对20 dB上下可调信号的需求。这种调节效果主要源于MXene薄膜在电化学过程中的氧化还原行为以及电极-电解质界面处离子双电层的形成，这些现象会改变MXene表面的电荷密度和导电性。研究发现，低电阻（15 Ω/sq）薄膜的调节范围较高，而高电阻（500 Ω/sq以上）薄膜虽然调节幅度较小，但其对吸收能力的调控更为显著。
通过不同声波处理时间调控Ti3C2Tx薄片的尺寸，实验发现小尺寸薄片（0.47 μm）在较高电阻下的吸收能力调节优于大尺寸薄片（5.13 μm）。这可能由于小尺寸薄片的叠层更厚，离子传输路径更长，导致充电/放电过程中的响应稍有滞后，但却能更好地增强电极-电解质界面的极化效应。
通过与经典谐振结构如Salisbury屏的组合，研究实现了动态伪装表面，该系统在X波段范围内实现了从93.560%到99.996%的吸收调节，反射抑制比可达32 dB，有效带宽扩展至4.2 GHz。此外，通过构建Ti3C2Tx-腔体-Ti3C2Tx（TCT）结构，进一步实现了吸收占优的“开-关”式屏蔽切换，其平均吸收率高达91.7%，为吸收模式下的快速可控电磁屏蔽应用提供了极具潜力的解决方案。
本研究设计的基于Ti3C2Tx MXene的电化学可调EMI屏蔽装置通过对电荷密度的动态调控实现了对EMW性能的精准控制，能够满足复杂环境下的智能电子保护和动态伪装需求。大尺寸薄片提供更大的屏蔽调节范围，小尺寸薄片则展示了优越的吸收调节性能。这种装置不仅具有杰出的柔性与光学透明特性，还揭示了电化学响应过程中Ti3C2Tx薄膜性能变化的全新内在机理。
本研究验证了Ti3C2Tx MXene在柔性电子保护和电磁隐身领域的广阔应用潜力，为未来开发更加先进的电磁干扰屏蔽设备提供了重要参考。无论是在军事雷达伪装、通信干扰，还是复杂的电磁兼容场景中，该研究均具备深远的实际意义。