【Chem. Eng. J. 精選】核殼SiO?@Ti?C?Tx工程：面向超薄電磁波吸收材料
研究背景
隨著通信技術的快速發(fā)展，電磁波污染已經成為一種真正的危險，它不僅影響通訊設備的運行，還在一定程度上危害人類的身體健康。因此，電磁波吸收（EMA）材料越來越受到研究者的關注。
作為一種新的典型的二維材料，過渡金屬碳化物和氮化物（MXene）具有超高的金屬導電性，大的比表面積，以及表面大量的極性端基（-OH，-F），可以為各種相（如磁性單元、聚合物和納米級物質）提供活性位點，增加其極化行為。因此，MXene可能為提高EMA材料的吸收性能帶來新的機會。然而，Ti3C2Tx?MXene納米片的自堆積行為以及過高的介電常數嚴重影響了其電磁波吸收性能。本文作者以SiO2為模板，通過靜電組裝和氫鍵作用，設計了核殼結構的SiO2@Ti3C2Tx復合材料，抑制了Ti3C2Tx?MXene納米片的自堆積，并研究了SiO2@Ti3C2Tx的界面行為、微觀形貌和表面化學狀態(tài)。揭示了SiO2@Ti3C2Tx復合材料的微波響應特性，并獲得薄涂層、寬頻帶、強吸收的輕質吸波材料。
近期，鄭州大學張銳教授、范冰冰副教授團隊發(fā)表新型二維MXene復合材料在電磁波吸收領域的最新研究，第一作者為鄭州大學碩士研究生牛歡歡，范冰冰副教授和李婭婭博士為共同通訊作者，相關論文發(fā)表在Chemical Engineering Journal期刊上。
圖文導讀
圖9. 不同樣品的RL圖及四分之一波長厚度模擬圖：SiO2@Ti3C2Tx-1（2mmol）（a），SiO2@Ti3C2Tx-2（4mmol）（b），SiO2@Ti3C2Tx-3（6mmol）（c）。
總結
本文通過靜電組裝和氫鍵作用，設計了SiO2@Ti3C2Tx的核殼結構。Ti3C2Tx?MXene納米片包裹帶正電的改性SiO2球體。利用矢量網絡分析儀研究了不同引入量的SiO2對Ti3C2Tx?MXene納米片的電磁波吸收性能的影響。與純Ti3C2Tx?MXene納米片相比，SiO2@Ti3C2Tx復合材料擁有大量的異質界面，并能誘發(fā)界面極化。而且SiO2抑制Ti3C2Tx?MXene納米片的自堆積，降低其介電常數，優(yōu)化了阻抗匹配。就上述優(yōu)點而言，SiO2@Ti3C2Tx復合材料在厚度僅為1.3毫米時表現出改進的EMA性能為-58.01 dB，并在厚度為1-3毫米時拓寬了有效吸收帶寬（15.04 GHz）。
