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具有类似结构的石墨烯和MXene在电磁吸波领域的研究进展*

2021-04-20张恒宇陈剑英

功能材料 2021年3期
关键词:复合材料界面

张恒宇 , 陈剑英,肖 红 ,王 妮

(1. 东华大学 纺织学院, 上海 201620 ;2. 军事科学院系统工程研究院 军需工程技术研究所, 北京 100010)

0 引 言

电磁干扰给人们身体健康和环境安全带来的危害驱动人们对电磁屏蔽及吸波材料的研发。电磁屏蔽材料是通过自由电子对电磁波的大量反射实现屏蔽,但不可避免的引起二次污染[1],而吸波材料是依靠材料与自由空间阻抗的良好匹配和较强的衰减特性将电磁波能量转换为热能或其他形式能以达到吸收电磁波的目的,较为安全可靠。为解决羰基铁、羰基钴、铁氧体等磁损耗型吸波材料较为厚重且易腐蚀,聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物不易分散、导电性不够高等问题,近年来的研究重点偏向于石墨烯、碳纳米管、导电炭黑等碳系材料[2],特别对于石墨烯以及类石墨烯结构的二维过渡金属碳/氮化合物(MXene)的研究尤为火热。

石墨烯(Graphene)从2004年问世以来便成为研究焦点[3]。石墨烯的制备方法有多种,目前应用较为普遍的是氧化还原法,该方法产量高、操作简易,所得产物通常称为还原氧化石墨烯(rGO),表面存在含氧官能团,便于后续修饰与改性,并在电学、光催化、超级电容器、水处理、电磁屏蔽领域应用广泛[4]。2011年Naguib等利用氢氟酸化学剥离三元层状碳化物 Ti3AlC2(MAX),成功制备一种新型的二维碳化物Ti3C2TX,因其从前躯体MAX相中腐蚀剥离出来,并且和石墨烯结构类似,故命名为MXene[5]。之后Nb2CTX[6],Ti2CTX[7],MoNTX[8],Sc2CTX[9]等20余种被陆续发现,在储能、电催化、污水处理方面得到广泛研究[10-12]。2016年有研究证实厚度45 μm的Ti3C2TX薄膜可实现高达92 dB的高屏蔽效能[13],随后MXene在电磁屏蔽及吸波领域的研究也日益增多。……

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