北理曹茂盛团队综述：发展MXene从无线通讯到电磁衰减

图1. (a) S-MXene偶极子天线在不同拉伸状态下的示意图和数码照片(右)。(b) 测量和模拟了S-MXene天线在不同单轴应变下的反射频率和谐振频率。(c) 可拉伸S-MXene天线在单轴应变高达100%的200和500周疲劳试验下的性能。(d) 带SMA连接器的MXene介质基微带贴片天线的三维示意图。(e) 在三个目标频率(5.6、10.9和16.4 GHz)下制作的MXene贴片天线的图像，显示几何结构和尺寸。(f) 在不同的目标频率下，不同厚度(1.0、3.2和5.5 µm)MXene贴片天线的回波损耗；以具有相同几何形状和尺寸的铜贴片天线为参考。(g) 测量和模拟了不同厚度MXene贴片天线在不同频率下的辐射效率。(h) 5.5 µm厚的MXene天线和35 µm厚铜天线在自由空间和暗室中分别测量的增益。

II MXene基屏蔽材料

Liu等人在室温(RT)下用40% HF刻蚀Ti₃AlC₂制备了多层Ti₃C₂Tₓ。多层Ti₃C₂Tₓ含量为60 wt%的Ti₃C₂Tₓ/石蜡样品在2 mm厚度时具有39.1 dB的电磁屏蔽效能。Hu等人用40% HF溶液在50 ℃条件下刻蚀Ti₃AlC₂仅0.5小时，制备了多层Ti₃C₂Tₓ。在如此短的时间内制备的多层Ti₃C₂Tₓ也表现出优异的电磁屏蔽性能。以往的研究主要集中在多层Ti₃C₂Tₓ的电磁屏蔽性能上，Cao团队研究了Ti₃C₂Tₓ纳米片与多层Ti₃C₂Tₓ在电磁屏蔽性能上的差异。不同的蚀刻剂导致不同的离心结果(图2a, b)和不同的形貌(图2c-f)。由于局部导电网络的形成，Ti₃C₂Tₓ纳米片显示出比多层Ti₃C₂Tₓ更好的电磁屏蔽性能(图2g-l)。负载量为80 wt%的Ti₃C₂Tₓ/石蜡样品在厚度仅为1 mm时，电磁干扰屏蔽效能达到58.1 dB。

图2. 多层Ti₃C₂Tₓ和Ti₃C₂Tₓ纳米片的合成图(a, b)；高倍TEM图像(c, d)；HRTEM图像(e, f)；局域导电网络(g, h)；微波传播模型(i, j)；局域导电网络和屏蔽性能的调控(k, l)。

III MXene基吸波材料

图3. (a) 室温下HF处理前后Ti₃AlC₂的XRD图谱。(b) HF处理后多层Ti₃C₂Tₓ的SEM图像。(c) 和(d)多层Ti₃C₂Tₓ的TEM图。(e) 50% Ti₃C₂Tₓ填充Ti₃C₂Tₓ/石蜡样品Ku波段反射损耗的厚度依赖性图像。(f) d-Ti₃C₂Tₓ的高分辨率TEM图像。(g) d-Ti₃C₂Tₓ的选区电子衍射(SAED)图。(h-k) 不同质量分数d-Ti₃C₂Tₓ/石蜡的复合材料在不同层厚下的反射损耗。