北科納米可提供MXene材料（可定制）

研究摘要

著通信和電子器件的繁榮與發(fā)展，電磁功能材料得到了廣泛的應(yīng)用。然而，高頻電子設(shè)備會產(chǎn)生不良的電磁干擾（EMI），并釋放到環(huán)境中，這不僅會導(dǎo)致數(shù)據(jù)/系統(tǒng)問題，還會增加相關(guān)工作人員的健康風(fēng)險。因此，迫切需要電磁干擾屏蔽材料在減輕/消除電磁輻射污染方面發(fā)揮重要作用。MXenes是一種新的二維過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物家族（Mn+1XnTx，其中n=1、2或3，M是早期過渡金屬，X代表C/n，TX代表端基），于2011年首次通過對MAX的選擇性蝕刻進(jìn)行報告。它們具有比表面積大、導(dǎo)電性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在各個領(lǐng)域都受到了廣泛的關(guān)注。盡管其容量巨大，但致密MXene薄膜的金屬性質(zhì)導(dǎo)致入射電磁波幾乎全部反射。在調(diào)節(jié)MXene和MXene基復(fù)合材料的電磁干擾反射和吸收貢獻(xiàn)方面取得了很好的進(jìn)展。為了有效減少電磁污染，傳統(tǒng)金屬材料因其易腐蝕、重量大、易受傷害等特點而被用作電磁屏蔽功能材料。與傳統(tǒng)金屬材料相比，碳基材料（石墨烯或碳納米管）具有重量輕、柔韌性好、電性能優(yōu)越、組裝成宏觀薄膜或結(jié)構(gòu)后性能優(yōu)異等優(yōu)點，在電磁干擾屏蔽領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。將碳材料與MXene結(jié)合賦予復(fù)合材料低密度、透明度和力學(xué)性能等特性。然而，以往制造高效電磁屏蔽材料的研究主要集中在提高電導(dǎo)率上，而忽視了吸收效率，這會產(chǎn)生嚴(yán)重的反射和不利的二次電磁污染。因此，設(shè)計具有多種要求的下一代電磁干擾屏蔽材料是非常亟待解決的，例如優(yōu)異的特征屏蔽效率、輕質(zhì)、高導(dǎo)電性和低二次污染。

成果簡介

我最愛你的一剎那給你打電話你沒接，等你看到來電提醒再打回來的時候很可能我就不愛你了。——暖小團(tuán)

近日，復(fù)旦大學(xué)車仁超教授團(tuán)隊基于導(dǎo)電Ti3C2Tx-MXene，通過簡單的過濾方法制備了新型電磁干擾屏蔽材料Ti3C2Tx?-MXene/MWCNTs/ SrFe12O19。將具有本征磁損耗和各向異性的二維六方SrFe12O19薄片引入Ti3C2Tx-MXene/MWCNT襯底中，以提高能量吸收。一維多壁碳納米管（MWCNTs）起到隔離作用，隔離Ti3C2Tx?MXene片，從而使SrFe12O19片可以預(yù)先均勻分布，而不會產(chǎn)生磁團(tuán)聚。通過使用Ti3C2Tx-MXene薄片、一維多壁碳納米管和六方SrFe12O19薄片，Ti3C2Tx-MXene/MWCNTs/SrFe12O19薄膜（MCSF）在厚度僅為40μm時具有高達(dá)438 S cm的高電導(dǎo)率，優(yōu)化后的平均電磁屏蔽效率為62.9 dB。利用薄膜的界面極化和磁響應(yīng)能力，引入SrFe12O19可以提高吸收能力和整體屏蔽能力，從而在不增加反射的情況下提高EMI屏蔽能力。更重要的是，電子全息術(shù)圖像有力地驗證了六方SrFe12O19薄片中的磁耗散機(jī)制，發(fā)現(xiàn)其與磁耦合和疇壁遷移相關(guān)。該策略將為制造柔性EMI屏蔽膜鋪平道路，以滿足當(dāng)前的市場需求。

該成果在線發(fā)表于國際頂級期刊?Small?(影響因子13.281) 上，題目為：Magnetic Interacted Interaction Effect in MXene Skeleton: Enhanced Thermal-Generation for Electromagnetic Interference Shielding。

黃夢秋為本文第一作者。

圖文導(dǎo)讀

圖1.?Ti3C2Tx-MXene/MWCNTs/SrFe12O19薄膜的制備工藝示意圖。

圖2.?結(jié)構(gòu)表征。a，d）MCF-1，b，e）MSF-1和c，f）MCSF-10的橫截面SEM圖像顯示六角SrFe12O19板和多壁碳納米管插入Ti3C2Tx層。g） 元素映射和h）MCSF的照片，顯示層壓膜的柔韌性和磁性。

圖3.?電磁屏蔽性能。a-c）EMI SE，SET、SEA和SER的比較，以及相同厚度為40μm的MF-2、MSF-2、MCF-2、MCSF-10的電導(dǎo)率。d，i）EMI SE，e）電導(dǎo)率，f）圖像，h）MCSF-5、MCSF-10、MCSF-15、MCSF-20、MCSF-25、MCSF-30的SET、SEA和SER的比較。j） 比較作為厚度函數(shù)的特征EMI屏蔽效能。

圖4.?電磁干擾屏蔽機(jī)理分析。a-c）復(fù)介電常數(shù)的實部ε′，b）虛部ε〃，c）MCSF-5、MCSF-10、MCSF-15、MCSF-20、MCSF-25、MCSF-30的介電損耗角正切tanδe。d） Ti3C2Tx-MXene/MWCNTs/SrFe12O19薄膜的相關(guān)電磁機(jī)制。e） MCSF-10復(fù)合材料的重構(gòu)相圖像和相應(yīng)的電荷密度分布線輪廓以及f，g）重構(gòu)的雜散磁場分布。

總結(jié)

本文通過簡單的真空過濾方法制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的超薄柔性Ti3C2Tx-MXene/MWCNTs/SrFe12O19薄膜，并將其用作新型電磁干擾屏蔽材料。在厚度僅為40μm時，復(fù)合材料在X波段具有優(yōu)異的導(dǎo)電性（438 S cm?1）和平均電磁屏蔽效率值（62.9 dB）。磁性各向異性薄片SrFe12O19的插入導(dǎo)致磁化的MXene基薄膜的吸收效率有效增強(qiáng)。通過前所未有的磁耗散吸收機(jī)制，同時增大了總屏蔽效率。六方SrFe12O19片可以通過疇壁遷移、鐵磁共振和磁耦合空間的擴(kuò)展有效地將電磁波能量轉(zhuǎn)換為熱能。同時，分層結(jié)構(gòu)還產(chǎn)生了優(yōu)異的EMI屏蔽效能，為MXene-MXene，MXene-MWCNTs和MXene-SrFe12O19提供了大量反射和介電界面耗散。離軸電子全息術(shù)證實了磁主導(dǎo)吸收機(jī)制。合成的MXene/MWCNTs/SrFe12O19薄膜在微波能量轉(zhuǎn)換和EMI屏蔽方面具有巨大的應(yīng)用潛力。

文獻(xiàn)鏈接

https://doi.org/10.1002/smll.202201587

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