郑州大学Yuezhan Feng和北京化工大学--多功能磁性Ti3C2Tx MXene /石墨烯气凝胶具有优异的电磁波吸收性质

巧妙的微结构设计和合适的多组分策略,对于具有强吸收能力和宽吸附带宽(EAB)的先进电磁波吸收(EMA)材料,这仍然存在挑战。这里,通过定向冷冻法和水合肼蒸气还原过程,制备了三维(3D)Ti3C2Tx MXene/还原氧化石墨烯(RGO)气凝胶(锚定了磁性Ni纳米链)。该定向细胞结构和异质的介电/磁界面有利于提高吸收性能,这是通过形成完美的阻抗匹配,多极化和电/磁耦合效应实现的。有趣的是,所制备的超轻Ni/MXene/RGO(NiMR-H)气凝胶(6.45 mg cm-3)实现了目前为止最佳的EMA性能,最小反射损耗(RLmin)为-75.2 dB,最宽EAB为7.3 GHz。此外,该出色的结构坚固性和机械性能,以及高疏水性和隔热性能(接近空气),保障了NiMR-H气凝胶的耐久EMA应用,可抵抗变形,水或潮湿环境以及高温侵蚀。

Figure 1.(a)构建NiMR-H气凝胶的示意图。(b)静电相互作用和氢键作用。(c)XPS光谱。NiMR-H,NiMR-A和NiMG气凝胶的(e)FT-IR,(f)拉曼光谱和(g)XRD图谱。NiMR-H气凝胶的(h)扫描电镜,(i)TEM,HRTEM(插图)和(j)元素映射图像。

Figure 2.(a)NiMG,(b)NiMR-A和(c)NiMR-H气凝胶的三维RL-f曲线。(d)NiMR-H气凝胶在平行方向,垂直方向和无序状态下的EMA性能比较,以及(e)NiMR-H气凝胶在不同MXene/GO比率下的性能。(F)不同NiMR-H气凝胶的RLmin和EABmax。

Figure 3. NiMR-H气凝胶的EMA机理分析:(a)ε'-ε''图,(b)C0-f曲线,(c)电耦合和(d)磁耦合效应,(e)两个相邻的Ni纳米链之间的离轴电子全息图像,(f)α/RL/Z-f曲线,(g,h)EMA机理示意图 ,(i,j)EMA性能综合比较。

Figure 4.(a)NiMR-H气凝胶上的水滴数码照片。(b)WCA图像,(c)NiMR-H气凝胶对各种有机液体的吸收能力。(d)热导率。(e)NiMR-H气凝胶加热时的红外热像图,和(f)测试点的相应温度-时间曲线。(g)NiMR-H气凝胶的温度变化有限元模拟。(h)循环压缩应力-应变曲线。

该研究工作由郑州大学Yuezhan Feng和北京化工大学Hao-Bin Zhang课题组于2021年发表在ACS NANO期刊上。原文:Multifunctional Magnetic Ti3C2Tx MXene/Graphene Aerogel with Superior Electromagnetic Wave Absorption Performance。

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