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          陜西科技大學謝璠Compos. Part B Eng.:微孔MXene/芳綸納米纖維混合氣凝膠的制備及其可逆壓縮性和有效EMI屏蔽性能
          2021/6/11 16:00:51 易絲幫

          DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.108853

           

          當前,電子設備和無線設備的廣泛應用要求人們采取積極的措施以減弱不必要的電磁波輻射。在本文中,通過對芳綸納米纖維和MXene(Ti3C2Tx)片進行冷凍干燥開發了微孔結構MXene/芳綸納米纖維混合氣凝膠。堅固的芳綸納米纖維為骨架的氧化防護和可逆壓縮性奠定了基礎。由于獨特的微孔結構,MXene(Ti3C2Tx)/芳綸納米纖維混合氣凝膠仍具有有效的屏蔽能力,其電磁干擾(EMI)屏蔽效能和比EMI屏蔽效能在X波段厚度為1.9mm時分別達到約56.8dB和3645.7dB/cm2/g。此外,可通過MXene(Ti3C2Tx)的含量和厚度來調節其屏蔽性能。隨著MXene(Ti3C2Tx)負載量的增加,MXene(Ti3C2Tx)/芳綸納米纖維混合氣凝膠的孔徑增大,MXene(Ti3C2Tx)/芳綸納米纖維混合氣凝膠變得堅韌且牢固。在40%應變下,MXene(Ti3C2Tx)薄片含量為21wt%的MXene(Ti3C2Tx)/芳綸納米纖維混合氣凝膠的最大壓縮應力達到約210kPa。這項工作為制備兼具可逆壓縮性和高效EMI屏蔽性能的混合氣凝膠提供了可行的途徑。

           

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          圖1.(a-e)MXene(Ti3C2Tx)/ANFs混合氣凝膠的制備。(f)蝕刻的Ti3AlC2的SEM圖像。(g)MXene(Ti3C2Tx)薄片的TEM圖像。(h)ANFs的TEM圖像。(i)MXene(Ti3C2Tx)/ANFs混合氣凝膠的SEM圖像和數字圖片。


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          圖2.(a)MXene(Ti3C2Tx)/ANFs混合氣凝膠的SEM圖像。(b-d)C、N和Ti元素的EDS元素映射圖像。(e)圖中標記區域的光譜以及碳、氮和鈦的原子百分比。


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          圖3.MXene(Ti3C2Tx)氣凝膠、ANFs氣凝膠和MXene(Ti3C2Tx)/ANFs雜化氣凝膠的(a,d)X射線衍射圖,(b,e)拉曼光譜和(c,f)FT-IR光譜。


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          圖4.(a1-d1)氣凝膠的數字圖像。(a2-d4)氣凝膠的SEM圖像。(a5-d5)氣凝膠孔徑分布的直方圖。


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          圖5.氣凝膠的壓縮回彈性:(a)氣凝膠的密度。(b-e)20%、30%和40%應變下MXene(Ti3C2Tx)/ANFs混合氣凝膠的壓縮應力-應變曲線。(f)20%、30%和40%應變下的彈性最大應力。


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          圖6.(a)電導率直方圖,(b)EMI SE,(c)微波反射(SER)和微波吸收(SEA)的比較,(d)SSE/t,(e)MXene(Ti3C2Tx)/ANFs混合氣凝膠的屏蔽效率,(f)不同厚度的EMI SE。


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          圖7.(a)MXene(Ti3C2Tx)/ANFs混合氣凝膠的介電常數實部,(b)介電常數虛部,(c)介電損耗正切,(d-f)科爾作圖。


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          圖8.(a)電磁屏蔽機理。(b)混合氣凝膠與其他MXene基多孔材料的比較。


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