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中國科學院有機光電子與分子重點實驗室Chun Li等--通過空間封閉蒸發設計具有超高電磁干擾屏蔽效果的穩固的MXene薄膜
      輕便、薄、屏蔽效果好、機械性能好的電磁干擾(EMI)屏蔽材料是柔性便攜電子產品的重要要求。二維碳化鈦(Ti3C2Tx MXene)在滿足這些要求方面具有巨大的潛力,因為通過溶液加工可以很容易地制備超薄導電薄膜。然而,由于存在空洞和褶皺以及較差的薄片排列,產生較強的原始MXene薄膜仍然面臨挑戰。在這項工作中,高性能的原始MXene薄膜是通過空間封閉蒸發方法與控制濕膜厚度。當鑄態分散層足夠薄時,在蒸發過程中蒙皮效應被抑制,產生的薄膜具有更好的鱗片排列和更少的結構缺陷。因此,原始MXene薄膜提供了707 MPa的超高抗拉強度和66 GPa的高模量,以及16600 S cm-1的高導電率。MXene薄膜的高電導率和固有層壓結構使其在x波段具有優異的EMI屏蔽性能(對于1.0 μm厚的薄膜,48.4 dB和1.3 × 105 dB cm−2 g−1),為文獻報道的最高值。
 
圖1. (a) SCE方法的說明和濕膜厚度的定義。(b)濾過(左)和SCE(右)MXene薄膜的光學圖像。反射的“MXene”圖案由白色箭頭標記。(c)一卷SCE-5膠片。(d) MXene薄膜的典型應力-應變曲線。(e)說明在蒸發誘導組裝期間厚和薄濕膜的干燥過程。
 
圖2. MXene薄膜的表面形貌。
 
圖3. (a) x射線入射方向示意圖。(b, c) FL, SCE- 1000, SCE-60和SCE-5的散射模式(b)和相應的方位圖(c)。(d)薄膜的XRD圖案。e) SCE MXene薄膜的楊氏模量和拉伸強度的比較。(f, g)說明落差影響和擴散的過程。(h)表面錨定效應說明。
 
圖4. (a) SCE MXene薄膜的抗拉強度和電導率與濕膜厚度的關系。(b) SCE-5膜的抗拉強度和電導率與以往研究的比較,見表S1。在這個作品中,空的圓圈代表復合膠片,實心的方塊代表原始膠片,紅星代表膠片。(c)不同厚度MXene薄膜的SE。(d) SCE-5 flms與既往研究的SSE/t比較,見表S2。(e, f) PET基板上的柔性MXene NFC天線。
 
圖5. (a, b)氧化石墨烯(a)和蛭石(b)薄膜的應力-應變曲線。(c) SCE薄膜的抗拉強度與以往報道的比較。
 
        相關科研成果由中國科學院有機光電子與分子重點實驗室Chun Li等人于2023年發表在ACS Nano(https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01697)上。原文:Robust Pristine MXene Films with Superhigh Electromagnetic Interference Shielding E?ectiveness via Spatially Confned Evaporation。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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