透光不透波的MXene屏蔽薄膜

智能和高度集成的电子产品的普及导致电磁污染日益增加，对仪器的运作和对人体健康有害。此外，便携式和可穿戴电子设备也对电磁屏蔽材料提出了易于加工、重量轻、厚度小、柔性、透明度和屏蔽效能高的要求。由于其金属导电性，轻质、强度高、柔性和可加工性，2D类碳氮化物（MXenes）展现出了巨大的潜力，然而其出色的电磁干扰屏蔽的基本机理仍然未能很好的解释，特别是在纳米尺度的尺寸远远小于典型的电磁场波长时，如X波段(8-12 GHz)。     

成果简介

      近来，Drexel 大学的Yury Gogotsi教授和韩国韩国科学技术院Sang Ouk Kim与Chong Min Koo在国际知名期刊Advanced Materials发表了题目为“Electromagnetic Shielding of Monolayer MXene Assemblies”的论文。在很宽的薄膜厚度范围内，报告系统地探究了二维层层组装Ti3C2Tx MXene膜的电磁屏蔽性能。单层MXene薄膜的屏蔽率约为20%，24层薄膜厚度约为55 nm，屏蔽率为99% (20 dB)，展示出超高的单位厚度比效能 (3.89×10⁶ dB cm² g⁻¹)。提出了理论模型以解释趋肤深度以下的屏蔽机制，拓展了了屏蔽理论。这种轻质、透明的屏蔽薄膜有望应用于新一代的便携式电子设备。

图 1 MXene薄膜的组装。

图 2 热处理对MXene薄膜的影响。

图 3 MXene薄膜的屏蔽性能。

结 论

这项工作展示了MXene出色的电磁屏蔽性能，并能为轻量化、便携、灵活的下一代电子产品带来变革。MXene纳米薄膜将有可能取代重金属箔或毫米厚的碳复合材料。理论分析表明，二维材料特性对于实现的电磁波的强衰减和多次反射具有重大的作用。同时，微米Ti₃C₂T_x MXene薄膜的导电率已经超过10,000 S cm⁻¹，并且目前发现了30多种MXene，期待进一步控制超薄MXene薄膜和提出可产业化制备MXene的解决方案。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.201906769 

信息来源：MXene学术