液态金属基电磁屏蔽材料：可裁切、低密度、高压缩、超回弹、高电导率

2. 该材料表现出可裁切、低密度、高压缩率、超回弹、高承载力和高电导率等特性，同时具有优异的本征电磁屏蔽效能和界面电磁密封特性。

LM的高表面张力影响其加工性和使用可靠性。目前最常用的方法是利用LM表面所形成的Ga₂O₃氧化层来降低表面张力，提高其加工性。然而，钝化的氧化层往往需要重新被激活以保持LM自身的高导电特性。因此，避免氧化层在LM导电网络构筑过程中的负面影响是提高LM导电网络高效化的关键。本文将具有受热自膨胀特性的EM引入到LM中，提出一种限域热膨胀策略，在超低LM含量下制备一种具有三维连续导电网络的稳定LM基复合泡沫材料，该泡沫材料具有可定制、低密度、高强度、超弹性、高导电性和出色的电磁屏蔽性能。如图1所示，EM复合泡沫材料(EMm)和EM/LM复合泡沫材料(EM/LMm)的密度分别低至0.034 g cm⁻³和 0.104 g cm⁻³，却依然表现出优异的压缩强度和出色的压缩回弹性，可分别承受超过自身重量60,000倍和20,000倍的重物，可压缩率超过90%。此外，通过在LM中引入Ni粉，可以赋予材料额外的磁响应功能，在磁响应智能控制领域表现出良好的潜力。

II 液态金属基电磁屏蔽材料的结构表征

独特的内部填充气体蜂窝状闭孔结构赋予泡沫材料同时具有优异的压缩强度和回弹特性，独特充气闭孔结构表现出高效的应力消散过程。EMm的压缩性能测试表明，在95%应变下材料的压缩强度高达4.49 MPa，同时回弹恢复率超过90%。值得注意的是，同时具有如此高抗压强度和回弹性的泡沫材料，在以往研究中鲜有报道。通过在EMm中引入LM进一步赋予复合材料优异的导电性能。在2.46 vol%的LM含量下，EM/LMm的电导率达到7,891 S m⁻¹。相比传统的固相导电填料通过相互搭接所形成的导电网络，LM导电网络避免的填料之间的接触电阻，具有更高的导电效率。此外，由于LM的添加量，EM/LMm的密度仍处于0.104-0.268 g cm⁻³的较低范围内，这是先前所报道LM基导电复合材料的最低值。与此同时，EM/LMm在超过90%应变下仍具有3.43 MPa的压缩强度和88.5%的回弹恢复率。

IV 液态金属基电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能

图4. 8.2-40 GHz频率范围内，不同LM含量下EM/LMm (厚度：1 mm)的电磁屏蔽性能及电磁屏蔽机制。(a-d) 不同频率范围内，不同LM含量下EM/LMm的电磁屏蔽性能。(e-h) 不同LM含量下EM/LMm的电磁屏蔽机制(不同频率范围内的平均SER、SEA和SET)。(i-l) 不同LM含量下EM/LMm的电磁屏蔽机制(不同频率范围内的平均R、A和T)。

V 液态金属基电磁屏蔽材料的近场屏蔽性能

图5. EM/LMm的近场屏蔽效能(NF-SE)以及EM/LMm界面电磁密封机制。(a-b) NF-SE测试原理，以及测试装置系统示意图。该测试模型主要是通过测试相关的电磁信号来测量屏蔽材料的NF-SE。(c) 空白参照模型、铝板屏蔽、EM/LMm屏蔽的NF-SE映射图 (不同位置下，所测频率范围1-9 GHz内，取最大屏蔽值)。(d-e) 铝板屏蔽模型示意图，及其界面光学图。(f-g) EM/LMm的屏蔽模型示意图，及其界面光学放大图。(h) EM/LMm界面电磁密封机制示意图。