摘要：电磁技术的普及和 5G 通信的出现加剧了人们对电磁干扰（EMI）和辐射的担忧，这些问题正日益危及人类健康和精密仪器的运行。电磁屏蔽材料是现代科技发展不可或缺的一部分，而石墨烯因其优异的电学性能和结构优势，已成为电磁干扰屏蔽的理想候选材料。本文，中国石油大学（北

1成果简介

电磁技术的普及和 5G 通信的出现加剧了人们对电磁干扰（EMI）和辐射的担忧，这些问题正日益危及人类健康和精密仪器的运行。电磁屏蔽材料是现代科技发展不可或缺的一部分，而石墨烯因其优异的电学性能和结构优势，已成为电磁干扰屏蔽的理想候选材料。本文，中国石油大学（北京）李永峰教授课题组在《Carbon》期刊发表名为“Design strategies and research progress of macrostructure graphene-based electromagnetic shielding materials”的综述，首先介绍了电磁屏蔽机理，然后全面综述了近年来石墨烯基宏观结构材料在电磁干扰研究领域的进展。系统分析了不同结构制备方法与屏蔽性能之间的关系，特别强调了各种宏观结构构建策略对材料性能的影响。最后，对石墨烯 EMI 材料的未来发展和挑战进行了展望和总结。

2图文导读

2.1 电磁屏蔽理论

电子战在人类生活的空间中无处不在，电磁屏蔽的原理是通过限制电子战通过特定材料或结构在太空中的传播来保护特定区域免受外部电磁干扰。屏蔽效能（SE）是定量表征 EMI 屏蔽材料屏蔽性能的重要参数。根据电磁波屏蔽理论，屏蔽材料中入射电子战的损失主要可分为三种不同的类型，包括反射损耗（SER）、吸收损耗（SEA）和多重反射损耗（SEM）（图1）。

图1.EMI屏蔽机制。

2.2. 宏观结构石墨烯基 EMI 屏蔽材料的制备

近年来，石墨烯被设计成各种宏观结构材料，包括纤维、薄膜、气凝胶和泡沫，以充分利用其特殊的物理化学特性并在微观尺度上解决其局限性。这种宏观结构设计不仅扩展了石墨烯基材料的潜在应用场景，而且显著提高了它们的性能，从而能够实现多功能的协同效应（图 2）。

图2.宏观石墨烯基电磁屏蔽材料的不同尺寸和制备方法.

图3、电磁屏蔽机理及应用场景。

3小结与展望

本文介绍了电磁干扰的危害和电磁干扰屏蔽材料的作用，并强调石墨烯由于其自身独特的结构优势，在未来的EMI屏蔽领域发展中发挥着重要作用。随后，总结了石墨烯在不同维度上的典型宏观结构材料，如纤维、薄膜、气凝胶和泡沫。阐述了主要的制备方法和施工思路，并举例说明了研究成果和优点。未来，石墨烯宏观结构材料在 EMI 屏蔽领域的应用需要通过优化制备方法和材料结构来进一步推动。

本文总结了以石墨烯为原料的各种宏观结构材料制备方法，包括其主要结构优势。这为石墨烯构建高效的 EMI 屏蔽材料提供了一些参考。为了进一步促进石墨烯宏观结构材料的发展和应用，未来的研究可以在以下几个方面进行：

(1)大规模生产高质量石墨烯仍然存在技术壁垒，阻碍开发有效且低成本的制备方法以提高石墨烯的性能。它需要提高石墨烯在复合材料中的界面粘合强度，并发展均匀分散技术，以及探索环保和可持续的制备方法以减少环境污染。(2)现代 EMI 屏蔽材料不仅需要高效的 EMI 屏蔽性能，还需要结合其他功能，例如柔韧性、导热性、重量轻或透明性。应实现石墨烯基材料的多功能性，以满足不同应用场景的需求。(3)石墨烯材料的微观结构与电磁屏蔽性能密切相关，通过探索和优化结构设计来改善各种性能，以开发具有稳定和稳健结构的石墨烯基 EMI 材料。(4)我们非常希望进一步开发和使用先进的表征方法来揭示各种类型石墨烯基材料的屏蔽机制，包括测试材料的结构形态、导电性和电磁屏蔽性能。开发电磁仿真和电磁屏蔽仿真软件，提高对屏蔽机制的理解也是需要进行的。(5)材料制备成本问题对于提高材料规模生产效率、制备过程中的节能减排、优化制备过程以减少材料缺陷尤为关键，未来的研究需要在这些领域取得突破。

综上所述，本文总结了石墨烯基碳材料宏观结构在 EMI 屏蔽领域的最新研究进展。尽管近年来石墨烯组装宏观结构的各种制备方法和构建思路不断创新，但要实现EMI屏蔽宏观结构从实验室制备到大规模工业化生产的应用，还有很长的路要走。基于以上对现状和研究的总结，作者认为本文的综述可以为未来石墨烯EMI屏蔽宏观结构的构建提供有价值的参考和思路。

文献：