摘要：近日，西北工业大学化学与化工学院顾军渭教授团队在《Advanced Materials》期刊在线发表题为《Asymmetric Structural MXene/PBO Aerogels for High-Performance Electromagnetic

近日，西北工业大学化学与化工学院顾军渭教授团队在《Advanced Materials》期刊在线发表题为《Asymmetric Structural MXene/PBO Aerogels for High-Performance Electromagnetic Interference Shielding with Ultra-Low Reflection》的研究论文。

传统的聚合物基电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能主要来源于其表面的高导电性能造成其与自由空间的阻抗失配，易造成对环境的二次污染。本研究采用去质子化法制备聚对苯撑苯并二噁唑纳米纤维（PNF），借助原位生长法、通过“静电吸附-溶剂热还原”制备异质结构MXene@Ni电磁功能填料，以PNF为基体，MXene与MXene@Ni为填料，基于分层模块设计理念，经逐层冷冻干燥技术制备(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)气凝胶。得益于吸收层MXene@Ni/PNF与反射层MXene/PNF的协同作用，实现了(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)气凝胶对入射电磁波的“吸收-反射-再吸收”过程。当MXene@Ni中MXene与Ni的质量比为1:6、反射层MXene/PNF中MXene质量分数为80 wt%时，气凝胶在X波段具有优异的电磁屏蔽性能（71 dB）和极低的平均反射系数（0.10）。此外，由于MXene的低红外发射率和气凝胶的优异隔热性能，组装后的复合材料具有出色的红外伪装特性。本工作深入探究了电磁波吸收层的电磁参数优化，解决了低反射机制不明晰的问题，通过分层模块设计成功实现了兼具低反射特性和出色电磁屏蔽性能的PNF复合气凝胶的构筑，为设计开发低反射电磁屏蔽材料提供了新思路。

西北工业大学化学与化工学院2024级博士研究生柳岸和邱华副研究员为论文的共同第一作者，张雅莉副教授和顾军渭教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金联合基金重点项目、国家自然科学基金青年科学基金项目、陕西省科技创新团队、陕西省自然科学基础研究计划、重庆市自然科学基金面上项目等资助和支持。

图文简介

图1 异质结构MXene@Ni电磁功能填料的制备示意图（a）；MXene与Ni的不同质量比时制备的MXene@Ni的SEM照片（b-e’）

图2 MXene@Ni的电磁参数（a-d）；MXene@Ni表面的电场分布（e-g）

图3 MXene@Ni的阻抗匹配及吸收损耗能力

图4 吸收层MXene@Ni/PNF的阻抗匹配及吸收损耗能力（a-c）；(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)气凝胶的电磁屏蔽性能及其电磁波损耗机制（d-j）

图5 复合气凝胶的TGA曲线（a）；复合气凝胶的λ（b）；(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)气凝胶的隔热能力（c-d）；(MXene@Ni/PNF)-(MXene/PNF)气凝胶的红外伪装性能（e-i）

论文信息：

An Liu#, Hua Qiu#, Xinghan Lu, Hua Guo, Jinwen Hu, Chaobo Liang, Mukun He, Ze Yu, Yali Zhang*, Jie Kong and Junwei Gu*. Asymmetric Structural MXene/PBO Aerogels for High-Performance Electromagnetic Interference Shielding with Ultra-Low Reflection. Advanced Materials, 2024, 10.1002/adma.202414085. (2023IF=27.4)

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来源：科学小科普