近日，化學與化工學院顧軍渭教授團隊在《Advanced Materials》期刊在線發(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合材料的電磁屏蔽性能主要來源于其表面的高導電性能造成其與自由空間的阻抗失配，易造成對環(huán)境的二次污染。本研究采用去質子化法制備聚對苯撐苯并二噁唑納米纖維（PNF），借助原位生長法、通過“靜電吸附-溶劑熱還原”制備異質結構MXene@Ni電磁功能填料，以PNF為基體，MXene與MXene@Ni為填料，基于分層模塊設計理念，經(jīng)逐層冷凍干燥技術制備(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，實現(xiàn)了(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)氣凝膠對入射電磁波的“吸收-反射-再吸收”過程。當MXene@Ni中MXene與Ni的質量比為1:6、反射層MXene/PNF中MXene質量分數(shù)為80 wt%時，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，解決了低反射機制不明晰的問題，通過分層模塊設計成功實現(xiàn)了兼具低反射特性和出色電磁屏蔽性能的PNF復合氣凝膠的構筑，為設計開發(fā)低反射電磁屏蔽材料提供了新思路。
化學與化工學院2024級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。該研究得到國家自然科學基金聯(lián)合基金重點項目、國家自然科學基金青年科學基金項目、陜西省科技創(chuàng)新團隊、陜西省自然科學基礎研究計劃、重慶市自然科學基金面上項目等資助和支持。
圖文簡介：
圖1 異質結構MXene@Ni電磁功能填料的制備示意圖（a）；MXene與Ni的不同質量比時制備的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制（d-j）
圖5 復合氣凝膠的TGA曲線（a）；復合氣凝膠的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)
