研究速覽

■?近日，復旦大學車仁超教授團隊基于導電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片可以均勻分布，而不會產(chǎn)生磁團聚。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438 S cm的高電導率，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，以滿足當前的市場需求。

Part1

▉? 研究摘要? ▉

■?制備電磁干擾屏蔽材料是減輕/消除電磁輻射污染的重要手段之一。MXene具有比表面積大、導電性好、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)導致入射電磁波幾乎全部反射。在調(diào)節(jié)MXene和MXene基復合材料的電磁干擾反射和吸收貢獻方面目前取得了很好的進展。此外，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)合可以賦予復合材料低密度、透明度和力學性能等特性。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率上，而忽視了吸收效率，這會產(chǎn)生嚴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)、高導電性和低二次污染。

■?鑒于此，復旦大學車仁超教授課題組報道了通過簡單的過濾方法成功地將六方SrFe12O19薄片組裝到Ti3C2Tx-MXene/MWCNTs基底中，制備磁化Ti3C2Tx基薄膜。利用碳納米管作為隔離劑，實現(xiàn)了MXene和SrFe12O19的亞微觀分散。獲得的MXene/MWCNTs/SrFe12O19薄膜在厚度僅為40μm是在X波段顯示出438 S cm-1的高電導率和62.9 dB的優(yōu)異EMI屏蔽效能。由于增強的磁響應(yīng)能力和擴展的磁耦合空間，六方SrFe12O19片可以通過疇壁遷移和鐵磁共振效應(yīng)有效地消耗入射磁場能量。通過Ti3C2Tx-MXene/MWCNTs/SrFe12O19薄膜中的磁損耗，防止電磁波的二次反射，可以同時提高EMI屏蔽性能。

Part2

▉? 研究要點1? ▉

■?作者以碳納米管為隔離劑，制備了Ti3C2Tx-MXene/MWCNTs/SrFe12O19層狀薄膜（MCSF），實現(xiàn)了Ti3C2Tx-MXene和SrFe12O19的亞微觀分散。

▉? 研究要點2? ▉

■?得益于界面極化和磁響應(yīng)能力，引入SrFe12O19可以提高吸收能力和整體屏蔽能力，這可以通過電子全息術(shù)表征得到。由于磁介質(zhì)協(xié)同作用，引入SrFe12O19薄片后，MCSF在不降低反射性能的情況下實現(xiàn)了優(yōu)異的EMI屏蔽能力。

▉? 研究要點3? ▉

■通過MXene薄片、一維CNT和六方SrFe12O19薄片組裝，MCSF在40μm厚度下具有高達438 S cm-1的高電導率和62.9 dB的優(yōu)化平均電磁屏蔽效率。我們預計，這一策略為設(shè)計EMI屏蔽膜和拓寬MXene基材料的潛在用途提供了新思路。

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▉? 研究總結(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。磁性各向異性薄片SrFe12O19的插入導致磁化的MXene基薄膜的吸收效率有效增強。通過前所未有的磁耗散吸收機制，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)證實了磁主導吸收機制。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。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202201587