研究速覽

■?近日，安徽大學張惠教授團隊在國際知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces上發(fā)表題為“Oxidation-Resistant MXene-Based Melamine Foam with UltralowPercolation Thresholds for Electromagnetic-Infrared Compatible Shielding”的研究論文。該論文該工作提出了一種基于二維材料 MXene 的復(fù)合材料，通過靜電自組裝和浸漬策略設(shè)計了一種由 MXene/聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 層組成的具有超低滲透閾值的多功能三聚氰胺海綿 (MF)。集成了EMI 屏蔽、紅外 (IR) 隱身性、抗氧化性和壓縮穩(wěn)定性等多性能并且應(yīng)用于穿戴電子、軍事、半導(dǎo)體等高科技領(lǐng)域。

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▉? 研究摘要? ▉

■?信息技術(shù)的飛速發(fā)展跨越了移動通信、交通運輸、航空航天和軍事等領(lǐng)域。其中，我國的5G技術(shù)、人工智能、人造衛(wèi)星取得重大突破。隨著這些技術(shù)的發(fā)展，對電子設(shè)備的尺寸和運行速度提出了更高的要求，然而，集成的工業(yè)設(shè)備在運行過程中日益增強的電磁干擾 (EMI) 以及熱量積聚，使得一些機密設(shè)備極易受到雷達、熱成像儀和其他檢測儀器的影響，構(gòu)成重大安全風險。在此背景下，亟需一種輕質(zhì)、靈活和抗氧化的 EMI 屏蔽材料來替代傳統(tǒng)的致密、易腐蝕的金屬基屏蔽材料。

■?近日，安徽大學張惠教授團隊通過靜電自組裝和浸漬策略制備了一種由 MXene/ PDMS層組成的具有超低滲透閾值的多功能三聚氰胺海綿。輕質(zhì)海綿同時顯示出EMI 屏蔽、紅外 (IR) 隱身性、抗氧化性和壓縮穩(wěn)定性的多功能特性。此材料在X 波段（8.2-12.4 GHz）下表現(xiàn)出 45.2 dB 的出色 EMI 屏蔽效率，而 MXene 填料含量僅為 1.131 vol%。此外，由于其獨特的三維多孔結(jié)構(gòu)和低紅外發(fā)射率，海綿上下表面之間的溫差可以維持在45°C。疏水PDMS包覆的海綿骨架顯示出高疏水性，暴露于潮濕空氣 60 天EMI SE 仍穩(wěn)定高效，且在 100 次壓縮實驗循環(huán)后表現(xiàn)出出色的機械穩(wěn)定性。輕質(zhì)隱形納米復(fù)合海綿可在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定服役，在可穿戴電子、軍事、半導(dǎo)體等高科技領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。相關(guān)成果以標題為“Oxidation-Resistant MXene-Based Melamine Foam with Ultralow-Percolation Thresholds for Electromagnetic-Infrared Compatible Shielding”發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》(IF:10.38)。安徽大學材料學院碩士生徐子捷為本文第一作者。

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▉? 研究要點圖? ▉

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▉? 研究總結(jié)? ▉

■?作者采用浸漬法與靜電自組裝制備了一種超低滲閾的多功能導(dǎo)電海綿結(jié)構(gòu)，在填充1.131 vol% MXene的情況下，具有45.2 dB的優(yōu)異EMI SE和IR隱身性能，提供電磁-紅外雙屏蔽。此外，優(yōu)良的抗氧化性能和機械穩(wěn)定性使該復(fù)合材料能夠在各種復(fù)雜和惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定工作，如潮濕空氣和反復(fù)擠壓。本研究揭示了具有獨特物理化學特性的新型三維多孔泡沫材料，在軍工、電磁屏蔽、半導(dǎo)體等高科技領(lǐng)域具有巨大潛力。

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https://doi.org/10.1021/acsami.2c05544