近日，化學(xué)與化工學(xué)院顧軍渭教授團(tuán)隊(duì)在《Advanced Materials》期刊在線(xiàn)發(fā)表題為《Asymmetric Structural MXene/PBO Aerogels for High-Performance Electromagnetic Interference Shielding with Ultra-Low Reflection》的研究論文。
傳統(tǒng)的聚合物基電磁屏蔽復(fù)合材料的電磁屏蔽性能主要來(lái)源于其表面的高導(dǎo)電性能造成其與自由空間的阻抗失配，易造成對(duì)環(huán)境的二次污染。本研究采用去質(zhì)子化法制備聚對(duì)苯撐苯并二噁唑納米纖維（PNF），借助原位生長(zhǎng)法、通過(guò)“靜電吸附-溶劑熱還原”制備異質(zhì)結(jié)構(gòu)MXene@Ni電磁功能填料，以PNF為基體，MXene與MXene@Ni為填料，基于分層模塊設(shè)計(jì)理念，經(jīng)逐層冷凍干燥技術(shù)制備(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)氣凝膠。得益于吸收層MXene@Ni/PNF與反射層MXene/PNF的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)氣凝膠對(duì)入射電磁波的“吸收-反射-再吸收”過(guò)程。當(dāng)MXene@Ni中MXene與Ni的質(zhì)量比為1:6、反射層MXene/PNF中MXene質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80 wt%時(shí)，氣凝膠在X波段具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能（71 dB）和極低的平均反射系數(shù)（0.10）。此外，由于MXene的低紅外發(fā)射率和氣凝膠的優(yōu)異隔熱性能，組裝后的復(fù)合材料具有出色的紅外偽裝特性。本工作深入探究了電磁波吸收層的電磁參數(shù)優(yōu)化，解決了低反射機(jī)制不明晰的問(wèn)題，通過(guò)分層模塊設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了兼具低反射特性和出色電磁屏蔽性能的PNF復(fù)合氣凝膠的構(gòu)筑，為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)低反射電磁屏蔽材料提供了新思路。
化學(xué)與化工學(xué)院2024級(jí)博士研究生柳岸和邱華副研究員為論文的共同第一作者，張雅莉副教授和顧軍渭教授為論文的共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、重慶市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等資助和支持。
圖文簡(jiǎn)介：
圖1 異質(zhì)結(jié)構(gòu)MXene@Ni電磁功能填料的制備示意圖（a）；MXene與Ni的不同質(zhì)量比時(shí)制備的MXene@Ni的SEM照片（b-e’）
圖2 MXene@Ni的電磁參數(shù)（a-d）；MXene@Ni表面的電場(chǎng)分布（e-g）
圖3 MXene@Ni的阻抗匹配及吸收損耗能力
圖4 吸收層MXene@Ni/PNF的阻抗匹配及吸收損耗能力（a-c）；(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)氣凝膠的電磁屏蔽性能及其電磁波損耗機(jī)制（d-j）
圖5 復(fù)合氣凝膠的TGA曲線(xiàn)（a）；復(fù)合氣凝膠的λ（b）；(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)氣凝膠的隔熱能力（c-d）；(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)氣凝膠的紅外偽裝性能（e-i）
論文信息：
An Liu#, Hua Qiu#, Xinghan Lu, Hua Guo, Jinwen Hu, Chaobo Liang, Mukun He, Ze Yu, Yali Zhang*, Jie Kong and Junwei Gu*. Asymmetric Structural MXene/PBO Aerogels for High-Performance Electromagnetic Interference Shielding with Ultra-Low Reflection. Advanced Materials, 2024, 10.1002/adma.202414085. (2023IF=27.4)
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202414085
(文字：鄭聰；審核：姚東東)
